納米纖維素在紙張染色中的應用研究進展

摘 要： 近年來，納米纖維素因其獨特的納米特性、高比表面積、可生物降解性及豐富的表面官能團，在紙張染色領域展現出廣泛的應用潛力。本文梳理了納米纖維素的制備方法及功能化改性，同時系統(tǒng)地總結了納米纖維素的助染機制及其在紙張染色中的應用進展，并對納米纖維素在紙張染色中的應用前景進行了展望。

關鍵詞：納米纖維素；紙張染色；助染機制

中圖分類號：TS727+. 7 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 06. 004

紙張染色工藝作為造紙工業(yè)中的重要生產工序，對紙張的外觀、性能和應用場景有著至關重要的影響。通過染色工藝，不僅能夠實現紙張的色彩多樣化呈現，更能賦予其特殊功能特性，從而滿足各行業(yè)對紙張產品的差異化需求。然而，由于纖維素纖維與染料分子間固有的結合力較弱，常規(guī)染色工藝普遍存在上染率低、染色不均勻、色牢度差等問題，同時伴隨嚴重的廢水污染問題。為改善上述狀況，工業(yè)生產中通常需要引入各類染色助劑以提升染色效果。但傳統(tǒng)染色助劑如無機鹽類和化學交聯劑等，雖然在一定程度上能夠改善染色性能，卻存在生產成本高、環(huán)境負荷大等明顯缺陷。更值得關注的是，這類傳統(tǒng)染色助劑在生產和應用過程中可能釋放有毒有害成分，對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康構成潛在風險[1-3]。因此，亟需開發(fā)新型安全環(huán)保的綠色助染劑。

隨著全球環(huán)保意識的不斷提升和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進，具有可再生性、可生物降解性和環(huán)境友好特性的生物基材料受到廣泛關注[4-6]。其中，納米纖維素作為一種可再生的綠色生物基納米材料，在紙張染色領域展現出獨特優(yōu)勢：①其納米級尺寸效應和豐富的表面化學基團可顯著增強紙張對染料分子的吸附能力，通過多重分子間作用力提高染料固著率，顯著改善染色均勻性并減少色差；②獨特的纖維網絡結構能夠促進染料的均勻分布，有效改善染色均勻性；③可同步增強紙張的機械強度和阻隔性能，從而延緩染料氧化褪色，延長使用和保存周期；④作為功能性載體材料，為開發(fā)智能響應型染色紙張?zhí)峁┝诵碌募夹g路徑[7-9]。納米纖維素對紙張的具體染色效果見圖1。

雖然納米纖維素在紙張染色領域顯示出廣闊的應用前景，但目前對其助染機制及應用進展缺乏系統(tǒng)化的認識。本文通過系統(tǒng)梳理納米纖維素的制備技術、功能改性方法及其在紙張染色中的應用研究進展，旨在為開發(fā)新一代環(huán)保高效紙張染色助劑提供一定的技術參考和理論指導。

1 納米纖維素的分類及制備方法

1. 1 納米纖維素的分類

納米纖維素是通過物理化學或生物方法將天然纖維素解離至納米尺度后，所獲得的新型生物基納米材料，具有獨特的理化性能和廣闊的應用前景。根據其形態(tài)特征和制備工藝的差異，主要分為纖維素納米纖絲 （CNF）、纖維素納米晶體 （CNC）、細菌纖維素（BC） 3種類型 （圖2） [10]。

CNF：采用機械處理技術如高壓均質、研磨或微流體化等，將纖維素原料解離形成納米級纖維網絡。直徑通常為 10～100 nm，長度達幾微米到幾十微米。擁有較高的柔韌性和良好的網絡結構，廣泛應用于薄膜、涂料和增強材料中。

CNC：通過酸水解法選擇性去除纖維素無定形區(qū)而制得的高結晶度納米材料。其典型尺寸特征為直徑5～70 nm，長度100 nm至數微米，具有突出的機械強度、高彈性模量和良好的生物相容性。

BC：由特定微生物發(fā)酵合成的天然納米纖維網絡，直徑范圍 20～100 nm。由于其具有極高的純度、優(yōu)異的力學性能和良好的生物相容性，在醫(yī)用敷料、食品添加劑和聲學材料等領域展現出獨特優(yōu)勢。

1. 2 納米纖維素的制備方法

1. 2. 1 機械處理法

機械處理法制備納米纖維素是通過物理作用力（如剪切、研磨、沖擊等） 將纖維素纖維解離至納米尺寸。常見的機械處理法包括高壓均質、球磨和超聲波處理等[11]。

高壓均質技術利用高壓泵將纖維素懸浮液強制通過特制的均質閥，在強烈的剪切力、空化效應和湍流作用下實現纖維的逐層剝離。Yao 等[12]以商業(yè)微晶纖維素為原料，系統(tǒng)研究了高壓均質工藝參數對 CNF性能的影響。結果表明，隨著均質壓力和循環(huán)次數的增加，所制備 CNF 的長徑比顯著提升，懸浮液的分散穩(wěn)定性得到明顯改善。同時，由該 CNF 制備的薄膜材料在力學性能、親水性、氣體阻隔性和光學透過率等方面均表現出優(yōu)異的性能指標。高壓均質法工藝技術成熟，產物純度較高，適合工業(yè)化生產；但其能耗較高，易堵塞均質閥，還可能造成纖維斷裂或結構損傷。

球磨處理技術通過高速旋轉的研磨介質 （如氧化鋯球或不銹鋼球） 與纖維原料之間的碰撞和摩擦作用實現纖維解離。Nagarajan等[13]采用球磨結合化學處理的方法，成功從椰棗花梗中提取出 CNF。所制備的CNF 呈現典型的網狀結構，纖維寬度 55～64 nm。雖然該方法操作簡便、成本較低，但存在能耗偏高、處理效率較低以及可能引入金屬雜質等問題。

超聲輔助技術利用超聲波產生的空化效應，在液體中形成局部高溫高壓環(huán)境，通過微泡潰滅產生的沖擊波破壞纖維素的氫鍵網絡。Wang 等[14]創(chuàng)新性地采用低共熔溶劑預處理與超聲處理相結合的工藝，利用意面南瓜皮成功制備出CNF。結果表明，經不同低共熔溶劑體系 （氯化膽堿/草酸、氯化膽堿/甲酸和氯化膽堿/尿素） 預處理后再進行超聲處理，所得 CNF 的纖維寬度分別為 19.83、11.34和 18.27 nm，且結晶指數較原料有明顯提高。雖然該方法具有非接觸式處理的優(yōu)勢，但仍面臨處理時間較長、能量利用率偏低以及規(guī)?；a困難等技術瓶頸。

1. 2. 2 化學法

酸水解法是制備納米纖維素的常用方法，通過強酸 （如硫酸或鹽酸） 在特定溫度和時間條件下促使纖維素分子鏈斷裂。Merais等[15]以香蕉假莖為原料，經過多步處理 （包括研磨、篩分、預處理、漂白和酸水解） 成功制備納米級纖維素。數據顯示，小果野芭蕉（Musa acuminata） 和野蕉 （Musa balbisiana） 2種原料的納米纖維素得率分別為 40.5% 和 21.8%，纖維尺寸從初始的180 μm降至80.3 nm。該方法雖然操作簡便且能有效調控纖維素結晶結構，但存在強酸污染環(huán)境、產生大量廢液等環(huán)保問題，需要配套完善的廢水處理設施。

氧化法是一種利用氧化劑將纖維素表面的羥基氧化為羧基，從而提高纖維素的分散性和水溶性。常見的氧化體系包括 TEMPO/NaBr/NaClO 體系和 TEMPO/NaClO/NaClO2體系[16-17]。

基于離子液體的纖維素納米化技術是一種以離子液體為溶劑溶解纖維素，再經后續(xù)處理實現纖維素再生及納米纖維成形的新型方法。離子液體是由陰離子和陽離子構成的熔融鹽體系，在常溫或接近常溫下呈液態(tài)，具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和結構可調控性，被譽為“環(huán)境友好型溶劑”。相較于傳統(tǒng)纖維素溶劑，離子液體具備分離簡便、可重復利用、穩(wěn)定性好以及環(huán)境兼容性高等顯著優(yōu)勢，已廣泛應用于纖維素溶解、木質纖維素預處理及纖維素水解等過程[18-20]。在納米纖維素制備領域，離子液體常作為預處理劑與其他技術聯用。Wang 等[21]采用 1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽 （[Bmim]Cl） 對甘蔗渣纖維素進行溶解預處理，再結合高壓均質技術成功制得直徑 10～20 nm的納米纖維素，且均質過程未出現設備堵塞現象。Pang等[22]開發(fā)了超聲輔助[Bmim]Cl預處理微晶纖維素（MCC） 的方法，后續(xù)采用低濃度硫酸 （質量分數20%～23%） 水解制備 CNC。該工藝通過提高 MCC 的反應活性，并利用[Bmim]Cl中氯離子對纖維素氫鍵的持續(xù)破壞作用，顯著增強了硫酸的催化效率。與傳統(tǒng)酸水解工藝相比，該方法不僅將納米纖維素的產率提升至 50.0%～53.9%，結晶度也提高到 82.0%～85.7%。此外，離子液體還可直接作為催化劑參與纖維素水解過 程。Miao 等[23]在 四 正 丁 基 乙 酸 銨/二 甲 基 乙 酰 胺（TBAA/DMAc） 離子液體體系中，以闊葉木漿為原料成功制備疏水性 CNC。該工藝將纖維素無定形區(qū)水解與結晶區(qū)表面乙?；磻显趩我环磻w系內完成，用離子液體替代傳統(tǒng)強酸催化劑，既降低了腐蝕性化學品的使用量，又實現了試劑的高效回收。盡管離子液體在納米纖維素制備方面取得一系列的進展，但成本較高，限制了其工業(yè)化應用。

1. 2. 3 生物法

生物法是一種利用酶或微生物對纖維素原料進行降解，通過綠色環(huán)保的方式獲得納米纖維素的方法，主要包括酶水解法和微生物合成法2種途徑。

酶水解法利用纖維素酶選擇性水解纖維素的無定形區(qū)，從而解離出納米纖維素[24]。Chen等[25]通過系統(tǒng)研究酶解工藝參數發(fā)現，將纖維素置于 50 ℃、纖維素酶濃度較低條件下處理 5～11 h，可獲得纖維寬度30～45 nm、纖維長度 250～900 nm 的帶狀 CNC。值得注意的是，提高酶濃度至 100 μ/mL 會導致產物形態(tài)轉變?yōu)轭w粒狀，當濃度達 300 μ/mL 時將完全形成顆粒狀納米晶體。為提高酶解效率，Li等[26]開發(fā)了微波輔助金屬鹽預處理協(xié)同工藝。該創(chuàng)新方法采用低濃度ZnCl2在微波條件下預處理纖維素原料，隨后進行酶解，從桉木溶解漿中獲得產率高達 87.99% 的納米纖維素。該方法還具有金屬鹽可循環(huán)利用的優(yōu)勢，經過5次回收使用后仍能保持90%以上的產率，展現出良好的工業(yè)應用前景。

微生物合成法利用特定微生物 （如 Komagataei?bacter xylinus） 的代謝能力，將碳源 （如葡萄糖） 轉化為纖維素，并在細胞外形成納米纖維素。Skiba等[27]比較了3種生產菌株 （包括單一菌株Komagataei?bacter xylinus （B-12429） 和 Komagataeibacter xylinus（B-12431），以 及 共 生 體 系 Medusomyces gisevii （Sa-1226）） 的納米纖維素合成性能。結果表明，采用共生菌株 Medusomyces gisevii （Sa-12） 具有顯著優(yōu)勢，其培養(yǎng)基配方簡單 （無需添加礦物鹽和生長因子），滅菌要求低，且產量較單一菌株高44%～65%。

2 納米纖維素的改性

納米纖維素雖具有高比表面積、生物可降解性及良好的力學性能，但其固有的強親水性、易團聚及與疏水性染料/基體相容性差等問題嚴重制約了其在紙張染色領域的應用。通過表面功能化改性可定向引入特定官能團 （如羧基、季銨基、酯基等） 及聚合物，系統(tǒng)調控納米纖維素表面電荷分布、潤濕特性及界面結合能力，從而提升其助染效果。納米纖維素的改性方式主要包括物理改性、直接化學改性及表面接枝共聚改性 （圖3） [28]。

2. 1 物理改性

物理改性是指在不引入新化學鍵的前提下，利用物理手段 （如等離子體處理、光熱、冷凍干燥、微波、輻射等） 調控納米纖維素形貌特征、表面特性或界面相互作用，使其暴露更多的染料吸附位點，從而提升染料吸附容量與分布均勻性[29-30]。Kusano 等[31]采用介質阻擋放電等離子體技術對 CNF進行表面處理，顯著提升了纖維表面的含氧官能團含量，為染料吸附提供了豐富的活性位點。

2. 2 直接化學改性

2. 2. 1 TEMPO氧化法

TEMPO 氧化法是一種常見的納米纖維素化學改性方法。通過將纖維素中的C6位伯羥基氧化成羧基，TEMPO 氧化處理后的納米纖維素 （TOCNF） 具有以下優(yōu)點：①高分散性，引入的羧基使納米纖維素在水中呈現良好的分散性，有助于水相體系中陽離子染料的吸附；②高反應選擇性，TEMPO 氧化法選擇性地作用于C6位的伯羥基，避免了其他羥基的過度氧化，從而保持了纖維素結構的穩(wěn)定性和納米纖維素的力學性能；③可控的官能團含量，通過控制氧化時間和溫度，可以調節(jié)引入的羧基含量，以滿足不同染料對纖維素表面電荷和反應活性的要求[32-33]。Liu等[34]使用次氯酸鈉 （NaClO） 作為氧化劑，通過TEMPO介導的氧化法從漂白木漿中提取納米纖維素。結果表明，在NaClO 含 量 為 10 mmol/g、 pH 值 =10、 反 應 時 間 為253 min時，制備的納米纖維素具有較高的羧酸鹽含量 （1.18 mmol/g） 和反應收率 （87%）。TEMPO 氧化法改性納米纖維素的缺點在于其催化劑 TEMPO 價格昂貴且難以回收，氧化過程需消耗次氯酸鈉等氧化劑，易產生含鹽廢水，增加環(huán)保成本；此外，反應時間較長，且在后續(xù)純化步驟需去除副產物，工藝復雜度較高。因此，TEMPO 氧化改性納米纖維素適用于高附加值領域，但規(guī)模化應用受限于成本和環(huán)保問題。

2. 2. 2 酯化改性

納米纖維素的酯化改性是在纖維素分子鏈的羥基（—OH） 上引入酯基 （R—COO—），通過調控纖維素的疏水性，促進對疏水性染料的吸附[35-36]。根據酯基鏈長短差異，酯化改性方式可分為短鏈 （如乙酰化）、長鏈 （如月桂?；?及不飽和酯化 （如丙烯酰化） 等類型。Her等[37]采用戊酸和己酸對 CNF 進行酯化改性，所得產物取代度分別為2.78和2.61，表現出優(yōu)異的分散性和熱穩(wěn)定性。

2. 2. 3 醚化改性

納米纖維素的醚化改性是指在纖維素的—OH 上引入醚基 （—O—R），形成纖維素醚化衍生物，通過調 控 其 表 面 電 荷 特 性 增 強 特 定 染 料 的 吸 附 能 力。Huang等[38]以Girard’s reagent T作為陽離子化劑，從竹漿中制備了陽離子二醛纖維素納米纖維 （c-DAC），并利用具有不同電荷特性的有機染料評估了c-DAC選擇性吸附染料的性能。結果表明，c-DAC對陰離子染料表現出較高的吸附效率，其對剛果紅的最大吸附容量達540.3 mg/g。

2. 3 表面接枝共聚改性

納米纖維素可采用表面接枝共聚改性含羧基、氨基或磺酸基的聚合物鏈 （如聚丙烯酸、聚乙烯亞胺等），通過化學鍵合 （如共價鍵、離子鍵） 強化與染料分子的特異性結合。聚合物接枝方式通常分為3 類 ： grafting-to、 grafting-from、 grafting-through[39-40]。對于 grafting-to，通常將聚合物的活性基團與纖維素主鏈的羥基偶聯，將聚合物或肽連接到纖維素上。該方法適用于多種聚合物體系，包括聚丙烯、聚苯乙烯等，只要聚合物鏈端含有可反應的官能團即可進行接枝反應。而 grafting-from，首先在纖維素表面引入引發(fā)位點，然后引發(fā)單體聚合生長聚合物鏈。該方法可以獲得比 grafting-to 更高的接枝密度，并且聚合物的多分散性更強。對于 grafting-through，先將纖維素修飾成可聚合單體，再與其他單體共聚，該方法能夠實現更均勻的聚合物分布。Do?an 等[41]利用甲基丙烯酸接枝改性磁性納米纖維素，制備了一種高效且可持續(xù)的吸附劑，其對陽離子染料的吸附容量達 201 mg/g，且 經 15 次 解 吸 循 環(huán) 后 可 保 持 75% 的 吸 附 容 量 。Huo 等[42]利用聚多巴胺 （PDA） 對 CNF 氣凝膠進行改性，成功得到具有良好機械性能的復合氣凝膠。結果表明，PDA 功能層顯著增強了復合氣凝膠對亞甲基藍的吸附能力，其最大吸附容量為208 mg/g；且經過5次循環(huán)后，吸附率仍保持在85%以上。以上結果表明，對納米纖維素進行接枝共聚改性是提升纖維素基染料吸附能力的一種有效途徑。

3 納米纖維素在紙張染色中的應用

3. 1 納米纖維素作為染料載體

納米纖維素的高比表面積和表面豐富的官能團，使其不僅可通過物理吸附 （如氫鍵、范德華力） 高效結合染料分子，而且可以與染料分子發(fā)生化學反應，形成穩(wěn)定的共價鍵。同時，納米纖維素表面的電荷性質也會影響染料的吸附能力。如 TOCNF 表面富含羧基，呈負電性，能夠與帶正電的染料分子發(fā)生靜電吸引。此外，納米纖維素的棒狀或網狀結構可為染料提供均勻分散的納米級載體，減少染料團聚，提升染色均勻性。Patel等[43]利用廢棄香蕉皮制備了形態(tài)可控的納米纖維素，系統(tǒng)研究了其對尼羅藍A染料的吸附性能。結果表明，制備的球形和棒狀納米纖維素的平均尺寸分別為43.29和137.61 nm，Zeta電位分別為?34.5和?27.6 mV，對染料的最大吸附容量達 54.37 mg/g；且該吸附劑表現出良好的循環(huán)使用性能，經6次吸附脫附循環(huán)后仍能保持68%的吸附效率。

此外，可通過化學修飾定向調控納米纖維素的表面電荷和官能團，進一步增強其與特定染料的結合能力。張麗娜等[44]通過TEMPO氧化法從小球藻藻渣中制備了羧基含量為1.54 mmol/g的TOCNF，并探究了其對陽離子染料亞甲基藍的吸附性能。結果表明，該吸附過程符合偽二級動力學模型，在pH值為8的條件下最大吸附容量可達334.5 mg/g。另一項研究中，通過季銨化改性制備的陽離子化納米纖維素（CCNF）對剛果紅的吸附容量高達1 657.89 mg/g，顯著高于未改性樣品（190.0 mg/g），展現出優(yōu)異的陰離子染料去除能力[45]。

為提高實際應用效果，研究人員開發(fā)了多種納米纖維素復合材料。Tavakolian 等[46]制備的高負電荷密度納米纖維素 （ECNC） 對亞甲基藍的吸附容量達1 400 mg/g （圖 4）；為進一步提升實用性，將 ECNC與海藻酸鹽復合制成水凝膠珠 （ALG-ECNC），在保持1 250 mg/g吸附容量的同時，顯著改善了材料的可操作性。

3. 2 納米纖維素作為染色助劑

3. 2. 1 單一型納米纖維素染色助劑

基于納米纖維素優(yōu)異的染料吸附性能以及現有染色助劑存在的問題，納米纖維素可直接作為綠色染色助劑用于紙張染色。一方面，納米纖維素可提高染料在紙張中的留著率和勻染性，實現更均勻的顏色分布和更鮮艷的色彩表現。另一方面，納米纖維素的加入有助于提高紙張的強度和韌性，改善紙張的物理性能，提高紙張的耐用性。Luo等[47]以γ-戊內酯 （GVL）作為預處理手段，利用漂白竹漿纖維制備納米纖維素。優(yōu)化工藝參數顯示，在140 ℃、GVL與水體積比4∶1 條件下處理 4 h，可獲得纖維寬度約 47 nm 的改性納米纖維素 （G-CNF）；其對活性紅 195 （RR195）的吸附效率達 46.81%。應用于紙張染色時，不僅使色差值 （ΔE） 提升至 33.73，還明顯改善了紙張的力學性能。

化學改性后的納米纖維素在紙張染色中顯示出更優(yōu)異的助染效果。Dai等[48]通過TEMPO氧化法制備了TOCNF，以翠藍 GL和 RR195為模型染料，探索了其在提高彩色紙著色率方面的應用。結果表明，得益于TOCNF 的高比表面積和豐富的活性位點，其可以顯著提高工藝過程中翠藍 GL和 RR195的染色性能，在添加 13.6% TOCNF 后的翠藍 GL 和 RR195 紙張色差（ΔE） 分別達5.33和3.81。同時，TOCNF顯著提高了翠藍GL和RR195染色紙的強度性能。Liu等[49]開發(fā)的陽離子化納米纖維素 （CCNF） 在無鹽條件下對陰離子 染 料 的 上 染 率 高 達 90%， 最 大 吸 附 容 量 達1 281.74 mg/g；動力學分析表明該過程符合單分子化學吸附機制，所得染色紙的固色性和力學性能均顯著提升。

除了直接染料外，納米纖維素在有機顏料方面也顯示出良好的助染效果。溫亞兵等[50]探討了 CNF 和CCNF 對有機顏料留著和固定化的影響。結果表明，納米纖維素可以與有機顏料顆粒形成包絡體，顯著提高顏料的留著和固定化性能。

3. 2. 2 復配型納米纖維素染色助劑

為提升染色效果，研究人員開發(fā)了多種納米纖維素復合助染體系。Guo等[51]設計了一種環(huán)保型陽離子纖維素納米纖維/殼聚糖 （CCNF/CS） 二元多功能復合助染體系，通過與紙漿簡單混合即可實現中性無鹽染色和紙張力學性能增強 （圖5）。該復合體系在中性無鹽條件下對翠藍GL染料的吸附容量高達1 865.06 mg/g，上染效率達97%。多元染色實驗顯示，染料與助劑間存在多重相互作用機制，包括靜電吸引、氫鍵作用和π - π 堆 積 效 應 。 此 外 ， 僅 添 加 質 量 分 數 0.5% 的CCNF/CS可使紙紗的拉伸強度提升至52.47 MPa。

溫亞兵[52]通過引入陽離子聚丙烯酰胺 （CPAM）和 聚 酰 胺 環(huán) 氧 氯 丙 烷 樹 脂 （PAE） 助 劑，優(yōu) 化 了TOCNF/CCNF體系的顏料固定效果。結果表明，采用預包絡工藝可顯著增強納米纖維素網絡對顏料顆粒的捕獲能力。在未添加 CPAM 時，CCNF 預包絡體系的留著率達 72.23%，較直接混合工藝提高 50.91%；而當配合 CPAM 和 PAE 使用時，TOCNF 預包絡體系的留著率高達77.05%，較直接混合工藝提高67.9%。這些復合體系通過協(xié)同作用機制，實現了染色性能和紙張強度的同步提升。

3. 3 納米纖維素復合涂層

納米纖維素可以與染料以及其他功能性材料進行復合，進而形成具備獨特性能的涂層。水性有機染料具有優(yōu)異的耐候性，但由于與植物纖維間缺乏有效的結合機制，其固定效果通常不理想。梁晏搏等[53]構建了一種多級網絡結構：以 CNF-TOCNF 搭建一級骨架網絡，CMC 作為二級增強網絡。通過采用雙層涂覆工藝，該團隊實現了對有機顏料顆粒的有效固定。這種梯度網絡結構不僅顯著提升了紙紗產品的著色均勻性與色牢度，還同步增強了紙張的機械強度和表面平整度，對于攻克高端紙紗原紙生產中所面臨的著色技術難題具有極為重要的推動意義。

3. 4 納米纖維素助染機理

納米纖維素的助染機理可歸納為以下 3 方面：①高效吸附與分散作用：納米纖維素因其高比表面積、多孔結構及表面豐富的羥基基團，可作為天然高效的染料吸附載體。在染色過程中，其納米級纖維網絡能均勻分散染料顆粒，減少團聚現象，提升染料在紙張上的滲透性和分布均勻性。此外，納米纖維素通過物理吸附作用可暫時固定染料分子，延緩染料快速遷移，為后續(xù)固色提供有利條件。②化學鍵合作用：納米纖維素表面羥基或改性基團 （如羧基、氨基） 通過氫鍵、離子鍵、靜電作用或共價鍵與染料分子形成穩(wěn)定結合，從而提升染色牢度，增強色彩穩(wěn)定性與顯色強度。③協(xié)同增強作用：納米纖維素在助染過程中可同步增強紙張性能，突破染色與力學性能此消彼長的技術瓶頸。

4 結 語

納米纖維素作為一種綠色、可再生的生物基納米材料，憑借其高比表面積、豐富的表面活性基團及獨特的納米網絡結構，在紙張染色領域展現出顯著的應用潛力。通過物理吸附、靜電作用、氫鍵結合及化學鍵合等機制，納米纖維素可有效提升染料的固著率、染色均勻性及色牢度，同時減少染料遷移和廢水污染。此外，得益于與紙張纖維的相容性增強作用，納米纖維素可顯著改善紙張的力學性能、阻隔性能及表面特性，為開發(fā)多功能染色紙?zhí)峁┝诵滤悸?。然而，納米纖維素基助染劑在應用中仍面臨以下問題。

生產成本與規(guī)?；款i：傳統(tǒng)機械法制備納米纖維素能耗高，化學法依賴強酸或高價氧化劑，生物法效率低且周期長，導致綜合成本居高不下。盡管預處理技術 （如酶解、離子液體輔助） 在一定程度上緩解了能耗問題，但適合工業(yè)化生產的成熟工藝體系尚未完全建立。未來的技術攻關應重點突破低成本、綠色化的納米纖維素規(guī)模化制備技術。

染色性能優(yōu)化：當前納米纖維素助染劑在染料吸附效率和固色持久性方面仍有待提升。特別是在實際使用條件下 （如水洗、摩擦等），染色紙張可能出現顏色脫落或褪色現象。針對這些問題，未來研究應著力于開發(fā)表面定向修飾技術以提高納米纖維素的染色效能和環(huán)境穩(wěn)定性；同時構建納米纖維素復合體系，實現染料高效吸附、持久固色和紙張增強的多功能協(xié)同效應。

參 考 文 獻

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（責任編輯：董鳳霞）