阳离子纤维素纤丝(CCF)因为其高的比表面积并且表面带正电荷,能作为一种很好的絮凝剂用于废水处理;同时与纸浆纤维的结合性能不但能提高细小纤维和填料的留着,减少纤维原料的用量,而且能改善纸张或复合材料的力学性能。然而,直接、高效地生产高取代度的阳离子纤维素纤丝仍然面临挑战。本论文分别采用常规阳离子化预处理方法得到阳离子纤维(RCF)和KRK高浓盘磨机强化阳离子化预处理的方法得到阳离子纤维(KCF),然后通过同样简单的均值化处理分别得到常规法阳离子纤维素纤丝(RCCF)和KRK 阳离子纤维素纤丝(KCCF)。通过不同的表征手法对比了 RCF和KCF的结构和形貌特征,探究了高剪切与阳离子化协同作用对纤维结构和性能的影响。阳离子纤维(CF)的制备与工艺优化实验得出最佳制备条件为:醚化温度50℃℃,醚化时间2.5 h,NaOH的用量与醚化剂用量的摩尔比为2.0,醚化剂EPTMAC的用量与纤维素脱水葡萄糖单元的摩尔比为1.5。FT-IR和NMR表征说明-N+(CH3)C1-被成功引入到纤维表面;EDS分析发现KCF中含氮取代基分布更加均匀且密度更大;反应时间对阳离子纤维取代度的影响实验发现在同样最优的条件下制备的KCF和RCF的最大取代度分别为0.28和0.14,且达到最大取代度所需时间分别为90 min和150 min,表明剪切作用下醚化反应效率和速率大大提高;通过优化磨盘间隙对KCF取代度的影响发现当间隙为2 mm时KCF取代度最大。光学显微镜和扫描电镜观察发现剪切作用导致纤维细胞壁表层脱落,细纤维化明显,这将更有利于反应试剂进入纤维内部。BET分析得出原浆纤维、RCF和KCF的比表面积分别为1.8 m2/g、2.2 m2/g和3.7 m2/g,因此阳离子化处理略微增加了纤维的比表面积,剪切作用对纤维的比表面积提高明显;XRD分析表明阳离子化处理改变了纤维素的晶型,且结晶度由原浆纤维的73.6%降低到50.3%。KCF的X-射线衍射图只出现了一个弥散的衍射峰,这反映出样品中主要为无定形组分,纤维素大分子排列无序性增加,这说明纤维在剪切应力条件下的阳离子化反应对结晶区影响巨大,因此使醚化效率大大提高。纤维保水性能测试发现纤维保水性能的变化与比表面积的变化一致,说明纤维保水性主要受纤维表面积和对试剂的渗透能力影响。最后对RCCF和KCCF进行宏观形貌分析发现RCCF呈白色乳状,且静置会发生絮聚沉淀,而KCCF呈透明凝胶状且能稳定分散,无静置聚沉现象,有明显的丁达尔效应;SEM观察发现RCCF呈直径范围在几百纳米到几个微米。而KCCF的直径在100～200 nm,长度在100～200 μm,有着高的长径比和良好的分散性。这是由于KCCF表面带有更多的阳电荷,纤维素纤丝由于静电斥力作用而彼此分离,经简单的均质化作用即可完成解离。