纤维素作为一种天然高分子化合物，在物理形态和化学性能上存在某些缺陷，如热解性能差、不耐化学腐蚀、强度有限等，因此限制了其应用范围。从天然纤维中分离出的微/纳纤丝由成束的高强度和高弹性模量的纤维素分子链组成，是一种质轻、环境友好、可生物降解的聚合物，具有低密度、较大的比表面积、高强度、低导热系数以及可生物降解等优异性能，在电子工业、医药工业、先进材料、包装等许多重要领域有着广阔的应用前景。
微/纳纤丝的制备方法也是多种多样，不过总结起来可以简单分为化学法、机械法、生物法等。采用预处理手段可有效解决机械制备技术中能耗高、时间长和粒径分布不均匀等瓶颈问题。
桉树纸浆的化学成分
对纸浆的基本化学成分进行分析，并利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分别分析纸浆结晶度以及微观形貌，结果如表1和图1所示。
由表1可知，桉树纸浆中含有少量的酸不溶木质素和半纤维素，但是α-纤维素含量己经达到84.64%，说明纸浆可以直接用于制备纤维素微/纳纤丝，并不需要再进行纯化处理来脱除半纤维素和木质素，这样也可以降低能耗。
由图1可见，未经任何处理的桉树纸浆纤维表面光滑，相对平整，而且没有非常明显的凹陷，直径为9-18μm，分布均匀。
纤维素酶预处理
称取一定质量的纸浆，撕成约1cm×1cm大小的纸片后加入蒸馏水，用高速搅拌机搅拌30min，转速为500r/min，搅拌后在室温下放置24h使纤维充分润胀。之后放入500ml三角瓶中，并依次加入250ml pH4.8的缓冲溶液及纤维素酶(酶活性分别为20、40、60和80ECU/g)，放入50℃摇床中恒温振荡反应一定时间(2、4、6和8h)。反应结束后将酶解纸浆洗涤至中性，再加入一定量的蒸馏水置于80℃摇床中恒温振荡反应30min，中止酶反应。
研磨法制备纸浆微/纳纤丝
将酶解后的纸浆配制成1L质量分数为1%的水悬浊液，然后进行研磨处理:磨盘间隙为-10μm，研磨转速为1500r/min，研磨时间为5、15、30、60、90和120min。
纤维素酶预处理对桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌的影响
酶用量是影响纤维素酶降解效果的关键因素，酶用量越高，纤维素酶对纤维的作用越明显，更多的纤维表面变得疏松粗糙，在相同的研磨条件下纤维更容易分丝帚化、分离出更小的纤丝。
当酶解时间由2h增加到6h时，经研磨制得的微/纳纤丝直径明显减小，但酶解时间为8h时，纤丝直径并没有继续明显减小，这是因为纤维素酶在特定的条件下有适宜的反应时间，当酶解时间为6h时，纤维素酶可能己经充分作用于纸浆纤维，酶解时间继续延长，纸浆纤维微观形貌以及结构不会再有明显变化，最终微/纳纤丝直径变化也不明显。
研磨时间对桉树纸浆纤维微/纳纤丝微观形貌的影响
随着研磨时间逐渐增加，纸浆纤维直径逐渐减小，纤丝逐渐从纤维中分离，当研磨时间为60min时，纤丝平均直径为420nm。纸浆经过120min的研磨之后，大部分纤丝己经分离出来，并呈网状交织在一起，但是纤丝直径并不均匀，平均直径为128nm。
酶解条件对桉树纸浆纤维微/纳纤丝直径的影响
随着酶用量或酶解时间的增加，制备所得的微/纳纤丝的直径均逐渐减小，这是因为随着酶用量或酶解时间增加，纤维素酶对纤维的作用越明显，酶解反应越充分，酶解后的纤维也更易纤丝化，在相同的研磨时间内，得到的微/纳纤丝直径也越小。
桉树纸浆纤维微/纳纤丝制备过程中结晶度的变化
将处理所得的样品冷冻干燥后取适量进行X射线衍射表征，所得结果如图7所示。经计算得知桉树纸浆纤维的结晶度为59.21%，经60ECU/g纤维素酶处理6h后纤维的结晶度为70.89%，纤维素微/纳纤丝的结晶度为67.52%。
责任编辑：葛
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