随着石油、煤炭等不可再生资源的日益枯竭,为了满足社会经济可持续发展的需要,以纤维素生物质为原料制备高附加值化工品及燃料的研究逐渐成为人们研究的热点。本文以多种来源的纤维素为原料,以N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)为溶剂体系,建立一种温和快速均相酯交换可控制备纤维素酯的方法,改进了纤维素在DMAc/LiCl体系中的溶解过程,优化了酯交换反应制备工艺,分析了纤维素酯类产物特征,探索了一种SEC测定纤维素分子量的方法,为纤维素酯的后续研究及应用提供理论基础和依据。研究微晶纤维素在DMAc/LiCl体系中的溶解特性,分析了溶剂交换条件及氯化锂含量等对纤维素溶解过程的影响。通过研究不同浓度氯化锂纤维素分散液的粘度,揭示了溶解过程中局部产生结块的直接原因是活化后的纤维素加入DMAc/LiCl溶液中没有得到及时分散,结块表面的纤维素溶液由于LiCl浓度的变化而处于溶解过渡态,因其具有较高的黏度,阻碍了结块内纤维素的向外分散。提出了两步加入LiCl制备纤维素溶液的方法,即先配制浓度为4-5 wt%的DMAc/LiCl溶液,加入该溶液后纤维素得到均匀分散,再补充一定量的LiCl使其终浓度达到8.0 wt%,用此方法可快速获得不同种类纤维素的均相溶液。利用微晶纤维素在均相体系中的酯交换反应制备醋酸纤维素,考察了反应条件对于产物取代度(DS)的影响,并对反应条件进行优化。酯化试剂、催化剂对产物取代度有显著的影响,通过控制两种试剂的添加量可以调节产物取代度。反应可以在常温条件(30 ℃)下进行,温度对酯化反应影响较小。通过FT-IR、1H-NMR及13C-NMR对纤维素酯进行分析。利用SEM、XRD及TG-DSC分析了产物的微观形貌、晶相结构及热稳定性,表明制备产物与商品醋酸纤维素具有相似的结构特性。通过分析不同取代度的醋酸纤维素1H-NMR及13C-NMR谱图,揭示该均相酯交换反应中纤维素三个羟基的取代顺序为C6>C2>C3。制备的醋酸纤维素的热稳定性远远优于原料微晶纤维素。通过优化醋酸纤维素制备反应条件,合成了不同侧链长的系列纤维素酯(CEs)和三种纤维素混合酯,包括醋酸丙酸纤维素(CAP)、醋酸丁酸纤维素(CAB)及醋酸己酸纤维素(CAH)。均相酯交换法可以高效获得较高取代度的长链纤维素酯,由于侧链的位阻效应,随着目标产物侧链的延长,产物的取代度逐渐降低。利用FT-IR对纤维素酯的酯键及亚甲基进行了分析;通过1H-NMR、13C-NMR对合成产物的结构、取代基位点及混合酯产物取代度的大小进行了分析;利用XRD对合成产物的晶相结构进行了分析;TG-DSC分析显示合成的纤维素酯的热稳定性优于原料纤维素。不同侧链长的系列纤维素酯溶解特性基本相同,但CE2、CE3和CE4不能在氯仿中溶解,而CE6、CE8和CE10可以在氯仿中溶解。合成的三种纤维素混合酯具有较好的溶解特性,可在许多常用溶剂中完全溶解。通过均相酯交换获得的三种纤维素混合酯CAP、CAB和CAH能快速溶解于多种极性试剂。利用产物溶解特性的优势,建立一种以四氢呋喃(THF)为流动相,在SEC中测定纤维素酯分子量的技术方法,该流动相分子量低、成本低、适应范围广,流动性好。适合该体系进行分子量测定的纤维素酯有醋酸纤维素(在DS=2.40～2.55之间)和CAP。本研究中的均相酯交换反应过程几乎不对纤维素造成降解,能真实反映纤维素酯的分子量及聚合度(DP),进一步推算原料纤维素的分子量及聚合度。利用优化均相酯交换法分别制备了棉纤维素酯、滤纸纤维素酯、芒草纤维素酯及竹纤维素酯,测定了相应混合酯的分子量,再根据DS值计算出多种纤维素及相应纤维素酯的聚合度。实验证明,以DBU作为催化剂在溶剂DMAc/LiCl的均相体系中可控合成的各类纤维素酯,不但制备过程取代度及聚合度可控、绿色无污染,而且反应速度快,产物具备热稳定性高、溶解特性好等优异性质,性能均达到文献中的较优水平。这种新型的催化反应体系制备的纤维素酯,在膜材料、光学材料等领域,有着广阔的应用前景。