海绵是一种多孔弹性材料,也可称为软质泡沫材料,在日常生活中应用广泛,普遍用作多孔吸水材料和减震包装材料。目前市售多为合成高分子制备的海绵,主要成分为聚苯乙烯、聚氨酯等物质。虽然该类海绵制品生产技术发展已较为成熟,产量和消耗量巨大,但原料来源为不可再生的石油资源,生产过程不环保,海绵废弃后不易降解,长期不加节制的生产、消耗和废弃该类海绵,必将给生态环境和人类健康带来严重危害。纤维素是自然界中储藏量最为丰富的天然高分子材料,是一种取之不尽、用之不竭的资源,更重要的是其在自然条件下很容易降解。因此,在当今石油储量日益下降、环境问题不断突出的情况下,纤维素海绵的研制也正在引起研究者的广泛关注。以纤维素为原料制备的海绵除了具备原料来源和废弃物处理等方面的优势外,还可以获得亲水性好、吸水速度快、易风干的特性,由此可见,纤维素海绵具有良好的生态效益和使用价值。但目前国内外利用纤维素制备海绵的研究仍处于起步阶段,N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)作为纤维素的一种新型环保溶剂,具有无毒、溶解效果好、可循环使用的优点,采用NNMO溶剂法可望制备出生产过程绿色无污染的纤维素海绵,但相关研究报道尚很少见。为此,本论文采用NMMO为溶剂、棉浆粕为原料,分别以物理成孔方法及物理化学综合成孔的方法制备了纤维素海绵,并对可能影响纤维素海绵结构与性能的因素进行了探讨。在此基础上,将自制的NMMO溶剂法纤维素海绵与市售海绵及实验室早期研制的离子液体法纤维素海绵的结构性能进行对比,进而分析展望了NMMO溶剂法纤维素海绵的市场应用前景。本论文首先以Na2SO4物理成孔剂为致孔体系制备了纤维素海绵,采用SEM、WARD、万能材料试验机、硬度计等仪器对纤维素海绵的结构与性能进行了表征,探讨了纤维素浓度、成孔剂用量对海绵的结构与性能的影响。结果表明：随着纤维素浓度增加,物理成孔法制备的纤维素海绵孔壁增厚,孔隙率略有降低,拉伸强度提高,但材料吸水保湿性能和柔软性有所下降。此外,成孔剂含量在一定范围内增加时,纤维素海绵的气孔结构得到进一步完善,吸水保湿性能及柔软性明显提高,拉伸强度则有所下降,综合海绵性能和混合及成型过程的难易程度等因素,选取纤维素浓度为7%,成孔剂用量为纤维素/NMMO·H2O溶液质量的3倍。为了制备强度较高的纤维素海绵,分别选取了亚麻和脱脂棉这两种天然纤维对海绵进行增强。结果表明：与亚麻相比,脱脂棉对纤维素海绵的力学性能起到了更明显的增强作用,且较好地保持了海绵原有的孔隙结构和吸水保湿性能,因此,选定脱脂棉作为增强纤维进行后续研究。之后的研究发现随着脱脂棉增强纤维含量的增加,海绵的强度在一定范围内有明显提高,但增至50%以上增强效果变缓。因此,本论文确定增强纤维含量为纤维素浓度的50%。为了使纤维素海绵内得到更大孔径的气孔结构,进而提高海绵的孔隙率和吸水性能,本论文探索了物理化学综合成孔法纤维素海绵的制备工艺。通过采用对甲苯磺酰肼、碳酸氢钠以及两者的复合发泡剂在110℃和真空条件下进行发泡制备了纤维素海绵。结果表明：发泡剂的添加使海绵中形成孔径更大的气孔结构,从而对孔隙率、吸水保湿性及柔软性起到提高作用。与使用单独的发泡剂相比,采用对甲苯磺酰肼/碳酸氢钠复合发泡剂成本适中,发泡过程相对稳定,且所制备的海绵中形成了更多均匀的大孔径气孔,吸水保湿性能及柔软性更好,因此选取该复合发泡剂作为本论文发泡剂。此外,本论文进一步讨论了发泡剂含量对纤维素海绵形态结构和性能的影响。结果表明：随着复合发泡剂含量的增加,海绵的吸水保湿性能和柔软性呈现先升高后降低的趋势,拉伸强度则呈现下降的规律。综合以上结果认为,在本论文研究条件下,采用成孔剂用量为纤维素/NMMO·H2O溶液质量的3倍,复合发泡剂含量为4%时所制备的纤维素海绵的综合性能较为理想,此时海绵的孔隙率达到97.7%左右,吸水性比无发泡剂时提高了约84%,材料的硬度降低了18%左右,柔软性得到一定程度的改善。在上述研究基础上,本论文进一步将自制NMMO溶剂法纤维素海绵和市场上四种海绵以及实验室早期研制的离子液体法纤维素海绵的结构与性能进行对比。结果表明：本论文以NMMO为溶剂、采用物理成孔方法和物理化学综合成孔方法制得的纤维素海绵在孔隙结构、吸水及保湿性能、拉伸强度、热性能等方面都能达到市场上对海绵相关性能的要求,并且NMMO溶剂法纤维素海绵的孔隙率和保湿性能明显优于市场上的四种海绵。与离子液体法纤维素海绵相比,NMMO溶剂法纤维素海绵在保持其他性能良好的基础上,其吸水性及拉伸强度得到提高。由此可见,NMMO溶剂法纤维素海绵具有良好的市场应用前景。