纖維素分子是由葡萄糖經(jīng)B-14-糖苷鍵連接成的鏈?zhǔn)椒肿?，通過同向平行排列折疊，并在范德瓦耳斯力的作用下，相互聚集形成高度結(jié)晶的多層堆砌結(jié)構(gòu)基纖維，聚集成纖維素纖維。目前，對于植物纖維為主體的復(fù)合材料一般集中在纖維板材和纖維素薄膜上。
1)纖維素基生物降解塑料改性方法
纖維素也是一種資源豐富的天然高分子，在纖維素酶的作用下，纖維素可分解為葡萄糖。日本、俄羅斯、美國均已開展了以纖維素衍生物為主體的生物降解塑料研究開發(fā)工作。纖維素分子結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。纖維素有區(qū)和非晶區(qū)，其強度、彈性視結(jié)晶部分而定，而溶劑浸透性、膨潤能力、反應(yīng)性、柔軟性與無定形部分有關(guān)。纖維素分子間有強氫鍵，取向度、結(jié)晶度高，且不溶于一般溶劑，高溫下分解而不熔融，用作塑料具有物理性能差和加工性能差的缺點，須對其進(jìn)行改性處理。纖維素改性的方法主要有酯化、醚化，以及氧化成醛、酮、酸等。改性后的纖維素可用作生產(chǎn)塑料，纖維素塑料可作包裝材料，也可制成薄膜，如乙酸纖維素、硝酸纖維素、苯基纖維素等。而纖維素改性后對其生物降解性能產(chǎn)生很大影響，使其在自然環(huán)境中難以降解。一般來說，用作生物降解塑料的纖維素衍生物基本上以帶短鏈側(cè)基的酯為主，如乙酸纖維素、丙酸纖維素等，這類纖維素的主要缺點是降解過程緩慢且不完全。
對纖維素進(jìn)行酯化，尤其是長支鏈酯化接枝比較困難，原因在于纖維素的知個D-葡萄糖基均有兩個羥基，分別是仲醇基和伯醇基，二者形成酯的能力不同伯醇基易形成酯，而仲醇基較困難。要使纖維素分子中羥基都酯化，須用酸酐動氯酐，而且由于纖維素大分子不溶于酯化混合物中，反應(yīng)只在兩相的表面進(jìn)行內(nèi)部不完全甚至未酯化，因此酯化比較困難。在我國，對纖維素降解塑料的究報道很少。有的學(xué)者以纖維素為原料通過酰氯酯化法對纖維素進(jìn)行改性，制備出取代度不同的纖維素酯。通過對其反應(yīng)條件、結(jié)晶性能、熱性能、生物路解性能的研究，得出長支鏈纖維素酯均為良好生物可降解性物質(zhì)。細(xì)菌對纖維素酯的降解起主要作用，真菌次之，放線菌最小。土埋CO測結(jié)果表明，成的纖維素酯能夠在土壤中降解，但制備條件苛刻，腐蝕設(shè)備嚴(yán)重且需
要較高的成本。
采用物理方法對天然纖維素進(jìn)行改性，例如采用高壓熱蒸汽對纖維素進(jìn)行閃爆處理，實現(xiàn)纖維素分子間氫鍵斷裂及類酸解的過程，改變其超分子結(jié)構(gòu)，使纖維素直接溶于稀堿溶液，制備高品質(zhì)、多相反應(yīng)難以合成的功能纖維素衍生物，實現(xiàn)這項技術(shù)的工業(yè)化將是天然纖維素工業(yè)的一場革命。
2)纖維素基生物降解塑料優(yōu)勢
纖維素塑料是對纖維素進(jìn)行化學(xué)改性的產(chǎn)物，屬熱塑性材料。纖維素是植物細(xì)胞的主要成分，產(chǎn)生于光合作用，常同木質(zhì)素、樹脂等伴生一起。棉纖維、林木、草稈和甘蔗渣等都含有纖維素，纖維素本身不因加熱而熔融，不是熱性的。
纖維素與特定的酸和酐反應(yīng)，一般以硫酸為催化劑，得到纖維素酯。纖維素酯在加熱和加壓條件下，與增塑劑、穩(wěn)定劑、紫外線抑制劑等混合，必要時加入顏料或染料，制成3.175mm左右的柱狀或粒狀的纖維素塑料。纖維素塑料有透明的、半透明的和不透明的，色澤各異，包括特殊顏色如珠光、熒光和金屬色等。
各種纖維素塑料都具有理想的綜合性能，容易加工，有卓越的透明度和著色性，堅韌而具有剛硬，可用輻射和環(huán)氧乙烷消毒;其外觀和光學(xué)性能優(yōu)于大多數(shù)其他塑料。
纖維素塑料的機械性能因增塑劑含量差異而不同。增塑劑含量低的，其硬度、剛度和抗張強度高。隨著增塑劑含量的增加，這些性能呈下降趨勢，而沖擊強度提高。
