半纖維素沿著骨架和邊鏈有大量的自由羥基,通過氧化、水解、還原、醚化、酯化及交聯等改性的方法產生許多新的功能團,是化學功能化的理想材料,具有廣泛的潛在應用前景。半纖維素上的羥基與低分子醇類化學性質相似,可與酸反應生成半纖維素酯,與烷基化試劑反應生成半纖維素醚,酯化與醚化是最重要的半纖維素衍生反應。取代度(DS)是衡量半纖維素改性的一個重要技術指標,取代度越大,被改性的半纖維素越多,就有越多的取代基物質接枝到半纖維素上口。
半纖維素酯化
目前研究發現半纖維素與一般酰氯類(如硬脂酰化、丁酰氯、苯甲酰氯、辛酰氯和月桂酰氯等)酯化劑反應賦予半纖維素抗水性能,而與酸酐類(包括乙酸酐、琥珀酸酐和馬來酸酐等)賦予半纖維素親水性能。部分半纖維素酯化反應機理大致相同,差異在于反應條件改變,DS會發生明顯的差異。
過去研究發現半纖維素在異相體系中化學改性獲得較低的DS。為了提高半纖維素衍生物的特征,有必要尋找適合的反應媒介使衍生反應發生并且半纖維素的取代能獲得高的得率和最小的降解。研究發現,在均相系統中對半纖維素進行改性,可以獲得理想的得率的同時減少半纖維素主鏈的解聚,反應速度可提高5～10倍,且提高了產量降低了生產成本。
半纖維素醚化
半纖維素的醚化反應是使用各種醚化劑,如鹵代物、環氧化合物以及烯類單體與半纖維素反應,常見的半纖維素醚化反應有羧甲基化、甲基化、季堿化反應、芐基化反應和璜烷基化反應等。均相體系醚化反應提供了反應的均一性和比多相反應產生更為均勻分布的產物,可獲得滿意的得率,并且可降低半纖維素主鏈的解聚程度。