纤维素纳米晶的ATRP法表面改性

发布时间：2018-11-25 20:35

【摘要】：本文采用ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)方法对纤维素纳米晶(NCC)进行表面接枝改性,得到接枝了聚苯乙烯(PS)改性的纤维素纳米晶,并对改性前后纤维素纳米晶的各种理化性质进行了研究。本文的具体研究工作如下:(1)合成特定结构的ATRP引发剂并制备三种结构不同的高聚物。首先合成含环烯酮结构的ATRP引发剂,然后用苯乙烯(St)、丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸叔丁酯(t BA)三种单体,以CuBr为催化剂,苯甲醚为溶剂,五乙基二乙烯三胺(PMEDTA)为配体,在80℃的条件下合成相应的聚合物。运用凝胶渗透色谱(GPC)表征三种不同高聚物的分子量和分子量分布,结果表明:采用上述ATRP引发剂和反应条件三种单体均可以聚合成分子量分布均匀的高聚物;通过核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对ATRP聚合反应的单体转化率和分子量以及分子量分布进行了研究,发现制得的高聚物分子量随着反应时间的增加呈线性增加的关系,为后续合成特定要求的聚合物奠定基础。并通过核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对ATRP聚合反应的单体转化率和分子量以及分子量分布进行了研究,发现分子量分布(DPI1.3)均较窄。(2)制备叠氮化纤维素纳米晶(NCC-N3)。通过硫酸的酸解制备高结晶度的纤维素纳米晶,运用透射电镜(TEM)观察到纤维素纳米晶的微观形貌呈纳米级棒状结构。然后在甲苯磺酰氯(PTSC)和叠氮钠(NaN3)的吡啶(Py)复合溶液里对纤维素纳米晶改性,使得纤维素纳米晶表面上的羟基被N3取代。红外光谱(FT-IR)表明N3基团成功引入到了纤维素纳米晶的表面;通过元素分析表明纤维素纳米晶表面的N3基团的接枝率为0.15;结合晶体结构计算和分析纤维素纳米晶表面上的伯羟基基本上被N3基团取代。(3)通过点击化学(Cilck Chemistry)制备聚苯乙烯官能化聚合物接枝的纤维素纳米晶(NCC)。首先合成单元数为30~40的聚苯乙烯官能化聚合物(PS),将其分散在N-,N-二甲基酰胺(DMF)溶剂中,然后在波长为254 nm的紫外光照射下,对环烯酮基团进行脱保护形成张力炔结构,最后将合成官能化聚合物与叠氮化纤维素纳米晶(NCC-N3)按照官能团比1.2:1的比例在常温条件下反应,得到聚苯乙烯接枝改性的纤维素纳米晶。通过紫外光谱(UV)和红外光谱(FT-IR)分析,发现聚苯乙烯成功接枝到纤维素纳米晶的表面,通过元素分析(EA)计算出聚苯乙烯(PS)的接枝率为1.97%,通过热重分析(TGA)和差式扫描量法(DSC)表征改性前后纤维素纳米晶热性能的变化,发现改性纤维素纳米晶接枝后表现出接枝高聚物的热分解温度以及玻璃化转变温度,也定性的说明了纤维素纳米晶表面成功接枝了高聚物。
[Abstract]:In this paper, cellulose nanocrystalline (NCC) was grafted by ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) method, and then modified with (PS). The physicochemical properties of cellulose nanocrystals before and after modification were studied. The main work of this paper is as follows: (1) ATRP initiators with specific structure are synthesized and three kinds of polymers with different structures are prepared. Firstly, ATRP initiator with cycloketene structure was synthesized, then three monomers of styrene (St), methyl acrylate, (MMA), tert-butyl acrylate (t BA) were synthesized. CuBr was used as catalyst and phenyl methyl ether as solvent. The corresponding polymer was synthesized at 80 鈩，

本文编号：2357305