离子液体均相介质中合成功能性纤维素材料

摘要

纤维素具有许多优点，如可生物降解、可再生、价格便宜等。但纤维素本身的结构是一种聚集状态，结晶度高且分子间及分子内含有较多氢键，使得纤维素既不溶于水也不溶于普通的有机溶剂，因此限制了纤维素的应用范围。研究发现离子液体对纤维素具有良好的溶解性，同时，离子液体本身具有许多优点，如无色、无味、无蒸汽压、可设计性、优良的溶解性能、良好的导电性与导热性、透光性。因此在纤维素的开发及改性方面，离子液体具有广阔的应用前景。离子液体用作纤维素的溶剂时不需要对纤维素进行活化处理，减少了纤维素的降解，且反应条件温和。因此，离子液体的出现为纤维素的溶解及改性产品开启了新的一页。在纤维素改性中，均相改性可以加快反应速率，有规律地将取代基团引入到纤维素主链上，更好地控制所得纤维素产品的物理化学性质。
　　本论文研究的内容及主要结论如下：
　　（1）以[Bmim]Cl离子液体为溶剂，采用化学引发法在MCC基材上接枝了MMA，合成了具有一定吸水性的纤维素接枝共聚物。实验结果表明，在MCC含量为4.60 wt％、MMA含量为6.91 wt%、引发剂含量为0.55 wt%、反应温度65℃、反应时间为2h的条件下接枝率可达72%，通过吸水实验测定了接枝共聚物的吸水率可达145.39%。采用FTIR、TGA、SEM表征手段进一步证明了接枝共聚物的生成。
　　（2）以[Bmim]Cl离子液体为反应介质，过硫酸铵为引发剂，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，研究纤维素与苯乙烯在离子液体中的均相接枝共聚。实验中考察了单体浓度、反应温度等实验条件对接枝率的影响。结果表明，在微晶纤维素的含量为4.42 wt%、苯乙烯含量为11.05 wt%、引发剂含量为0.27 wt%、反应温度60℃、反应时间2h的条件下接枝率可达87.27%。TGA表明纤维素与苯乙烯接枝共聚物（Cellulose-g-PS）的热稳定性与未接枝的纤维素相比有所提高，SEM显示Cellulose-g-PS的表面致密均匀。
　　（3）对离子液体进行了回收实验，通过对离子液体结构的表征，证明了离子液体的可循环使用性。离子液体的出现为纤维素的改性、功能性纤维素材料的合成与加工提供了新思路。

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引言

1文献综述

1.1纤维素

1.2 离子液体

1.3 纤维素—离子液体体系的研究现状

1.4 本课题的研究目的、内容和创新点

2 实验

2.1 主要试剂、仪器

2.2 接枝率及接枝效率的计算

2.3 吸水性能测定

2.4 接枝共聚物及回收离子液体的表征手段

3 纤维素在离子液体中接枝甲基丙烯酸甲酯制备吸水树脂

3.1 Cellulose-g-PMMA的制备

3.2 接枝反应机理

3.3 抽提时间的测定

3.4 干燥时间的测定

3.5 接枝条件的优化

3.6 Cellulose-g-PMMA的表征

3.7 吸水性能的测定

3.8 小结

4 微晶纤维素与苯乙烯在离子液体中的均相接枝共聚

4.1 Cellulose-g-PS的制备

4.2 接枝条件的优化

4.3 Cellulose-g-PS的表征

4.4 小结

5 离子液体的回收

5.1 离子液体在纤维素中溶解及离子液体的回收过程

5.2 再生纤维素及回收离子液体的表征

5.3 小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢