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该研究由Roberta R.M. de Freitas、André M. Senna和Vagner R. Botaro共同完成，他们来自巴西的Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)。该研究发表于《Industrial Crops & Products》期刊，发表日期为2017年。
该研究的主要科学领域是纤维素衍生物的物理化学性质研究，特别是纤维素乙酸酯（Cellulose Acetate, CA）的取代度（Degree of Substitution, DS）对其热力学、机械和物理化学性质的影响。随着可持续发展理念的兴起，寻找可再生资源材料的需求日益增加，纤维素作为自然界中最丰富的天然聚合物，具有生物降解性、生物相容性和无毒性的特点，因此其衍生物的研究具有重要意义。纤维素乙酸酯是纤维素的主要衍生物，广泛应用于膜、薄膜、纤维、过滤器、粘合剂和药物等领域。然而，DS对CA的机械性能和溶解度有显著影响，但目前关于DS与CA动态机械性能之间关系的研究较少。因此，本研究旨在通过碱性水解方法制备不同DS的CA样品，并研究DS对其热力学、机械和物理化学性质的影响。
研究流程包括以下几个步骤：
纤维素乙酸酯的去乙酰化（Deacetylation）
研究使用初始DS为2.48的商业CA，通过碱性水解进行去乙酰化。将15克CA加入含有300毫升水和315毫升0.5 M NaOH的烧杯中，在20°C下进行搅拌。分别在10、15、25、60、90、120、180、240和330分钟时取样，得到不同DS的CA样品。
DS的测定
通过滴定法测定DS。将CA样品在80°C下干燥1小时，然后与75%乙醇/水溶液混合，加热至60°C，加入0.5 M NaOH溶液，反应72小时后用0.5 M HCl滴定过量NaOH，计算DS。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析
使用FTIR分析不同DS的CA样品，观察去乙酰化过程中特定波段的消失或出现，特别是1750 cm⁻¹处的C=O拉伸带。
差示扫描量热法（DSC）分析
使用DSC分析CA样品的热性能，测定水脱附温度（Td）、玻璃化转变温度（Tg）和熔融温度（Tm）。
X射线衍射（XRD）分析
使用XRD分析CA样品的结晶度指数（CI），通过Ruland-Vonk方法计算CI。
动态机械热分析（DMA）
通过浇铸法制备CA薄膜，使用DMA测定存储模量（E’）、损耗模量（E”）和tan delta值，分析DS对CA机械性能的影响。
扫描电子显微镜（SEM）分析
使用SEM观察不同DS的CA样品的形态差异。
去乙酰化过程
去乙酰化反应在异相介质中进行，DS随反应时间逐渐降低。反应动力学研究表明，去乙酰化反应符合一级动力学模型。
FTIR分析
FTIR光谱显示，随着DS的降低，1750 cm⁻¹处的C=O拉伸带逐渐消失，表明去乙酰化成功。
DSC分析
DSC结果显示，随着DS的降低，水脱附温度逐渐升高，而玻璃化转变温度和熔融温度变化不大。
XRD分析
XRD分析表明，随着DS的降低，CA样品的结晶度指数逐渐增加，表明去乙酰化后CA的结晶性增强。
DMA分析
DMA结果显示，DS的微小变化（如从2.48降至2.29）会显著影响CA的机械性能。DS为2.29的CA在50°C时的存储模量比DS为2.48的CA高出120%。
SEM分析
SEM图像显示，随着DS的降低，CA样品的纤维结构更加有序，表明去乙酰化后CA的结晶性增强。
研究表明，DS对CA的机械性能和结晶性有显著影响。通过去乙酰化制备的CA样品在DS降低时表现出更高的结晶度和机械强度。特别是DS为2.29的CA在宽温度范围内表现出优于商业CA的弹性模量，且其加工温度仅比商业CA高7°C，不会显著增加加工能耗。这一发现为CA在工业应用中的优化提供了重要依据。
重要发现
研究发现，DS的微小变化（如0.19）会显著影响CA的机械性能，特别是在高温下的存储模量。
方法创新
研究通过异相碱性水解制备了不同DS的CA样品，并通过多种表征技术（如FTIR、DSC、XRD、DMA和SEM）全面分析了DS对CA性质的影响。
研究对象的特殊性
研究重点关注了DS对CA动态机械性能的影响，填补了该领域的研究空白。
研究还指出，CA的结晶性和机械性能与DS之间的关系可以通过去乙酰化反应进行调控，这为CA在膜、薄膜和纤维等领域的应用提供了新的思路。此外，研究还表明，CA的加工性能和机械性能可以通过调整DS进行优化，从而满足不同工业应用的需求。