纤维素作为大自然中最丰富的生物质原料,近几年已成为材料和化工领域的研究重点。由分子结构决定的强大的氢键作用使纤维素材料的熔融温度远高于分解温度,因此“溶解-再生”成为主要的加工方法。天然纤维素经过溶剂溶解,水、乙醇等大量反溶剂再生,在相对较短的结晶时间内得到的再生纤维素通常不表现出特征的规整形貌。近几年,伴随纤维素的绿色、高效溶剂——离子液体的开发,人们发现将纤维素溶解到离子液体中,在水等反溶剂存在情况下,通过蒸汽扩散沉淀法缓慢再生会形成规整程度较高的纤维素球晶。但在该纤维素/离子液体体系中存在结晶速度慢等问题。高分子异相成核是加快高分子结晶速度的传统手段。在本篇论文中,我们首先研究了均相成核纤维素球晶的结晶行为,并对球晶进行剥离以探索纤维素球晶的应用。随后将离子液体Amim Cl、纤维素纳米晶作为成核剂来诱导纤维素结晶,考察了二者对纤维素球晶结晶行为的影响。主要研究内容如下:1.首先通过蒸汽扩散沉淀法考察了均相成核纤维素球晶的结晶行为。纤维素球晶的直径具有明显的温度依赖性,随结晶温度的提高而增大,在研究中选择球晶生长的温度为60°C。温度为60°C、湿度为25%RH时,由于纤维素结晶为缓慢再生过程,所以导致结晶速度较慢,纤维素在第3天开始结晶,完全结晶的时间为16天。生长完全的球晶形貌为环带负球晶,直径约为120μm。采用水剥离的方法成功将纤维素球晶从纤维素/离子液体膜中剥离,对剥离前后的球晶进行了表征。实验发现剥离后的球晶在冷冻干燥后直径从120μm减小到50μm,环带消失,正负光性消失。此外,形貌观察发现剥离后经过冷冻干燥球晶表面出现孔隙及微孔结构,这同时证明该球晶为纤维素/Amim Cl复合晶,且晶体中存在结合水。2.考察了离子液体成核剂对纤维素球晶结晶行为的影响。首先比较了不同离子液体的结晶行为:在-20°C结晶时,Amim Cl结晶为300μm的棱状晶体,Bmim Cl结晶为直径300μm球型晶体,Emim Ac结晶为5μm-10μm的细小晶粒。由于纤维素只在Amim Cl中结晶为球晶,于是最终选用Amim Cl作为成核剂对纤维素球晶结晶行为进行调控。与未添加成核剂的样品相比,Amim Cl成核的纤维素晶体的结晶时间缩短了4天,观察范围内的晶体数量增加了3倍,平均晶体直径从120μm增加到350μm。此外,异相成核诱导了眼状环带球晶的生长,此种形貌包括三个区域:宽带区（眼状区）、窄带区和宽窄带之间的转变区。与未调控的纤维素球晶相比,Amim Cl成核的纤维素球晶表现出独特的热行为。在室温时,ILNCS为混合光性眼状球晶,直到加热到80℃时,II/IV象限的外围发生了干涉色的反转,随着温度进一步提高,当温度达到85℃时,球晶的眼状区域发生旋转,顺时针旋转了20°。当温度达到95℃及更高时,球晶环带变得清晰可见,且II/IV初始双折射区转变为负折射区,得到不可逆的宽环带区负双折射球晶,表明负纤维素球晶比正纤维素相对更稳定。3.考察了纤维素纳米晶对纤维素球晶结晶行为的影响。首先比较了纳米晶形貌对纤维素球晶结晶行为的影响:对于纤维素纳米棒来说,调控后的纤维素结晶为球晶和细小不规则晶粒共存,而纤维素纳米球调控后的纤维素结晶完全为纤维素球晶。最终选用纤维素纳米球作为成核剂对纤维素球晶结晶行为进行调控。通过纤维素纳米球的调控成功的提高了纤维素球晶的生长速度,观察发现向纤维素/Amim Cl溶液中加入纤维素纳米球后立刻有晶体出现,结晶完全时球晶的平均直径从120μm减小到55μm,球晶的形貌为羽毛状球晶。与均相成核生长的球晶相比,纤维素纳米球成核的球晶表现出不同的热行为。纤维素球晶熔融温度提高了11°C,并且升温过程中球晶象限的熔融先后顺序与未调控的纤维素球晶相反。