纖維素接枝共聚的機(jī)理和力學(xué)性能研究.pdf

1、纖維素被稱為植物骨架的重要組成部分，是自然界中最廣泛的可再生資源。近年來(lái)，隨著石油等能源價(jià)格的飛速攀升以及可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，生物可降解和環(huán)境友好型的纖維素材料已經(jīng)成為人們研究開(kāi)發(fā)的重要課題。纖維素本身的結(jié)構(gòu)特性決定了它不能在溶解于一般有機(jī)、無(wú)機(jī)溶劑中，并且耐化學(xué)腐蝕性、強(qiáng)度都比較差，這對(duì)其加工和使用極為不利，因此需進(jìn)行化學(xué)改性。
　　 纖維素的接枝化反應(yīng)一直是人們研究的熱點(diǎn)。它能夠使得纖維素經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)改性反應(yīng)，制取不同

2、用途的功能高分子材料，引入不同性能的支鏈聚合物，在纖維素材料固有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，得到具有纖維素底物和支鏈聚合物雙重性能的功能材料，從而極大地拓寬了纖維素材料的應(yīng)用范圍。
　　 本文以過(guò)硫酸銨和過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，在堿性環(huán)境下，制備了接枝共聚己內(nèi)酰胺的纖維素材料。采用紅外光譜儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、熱重分析儀和萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)，對(duì)接枝共聚物的分子結(jié)構(gòu)、表觀形貌、結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和表征。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考察

3、了單體用量、引發(fā)劑濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等對(duì)接枝共聚物接枝率的影響。闡述了接枝共聚的反應(yīng)機(jī)理。主要結(jié)論如下：
　　 (1)氫氧化鈉／尿素／硫脲溶劑體系對(duì)纖維素具有良好的溶解性能，其最佳組成是：m(氫氧化鈉):m(硫脲):m(尿素):m(水)=4:4:4:38.5，該溶劑體系的最佳預(yù)冷溫度為-10℃。經(jīng)NaOH、尿素、硫脲、水體系溶解后，纖維素晶型由纖維素Ⅰ晶型漸變?yōu)槔w維素Ⅱ晶型，增大了晶面間距，使纖維素容易為反應(yīng)試劑所及。

4、r>　　 (2)以3g纖維素為原料，當(dāng)單體與原料質(zhì)量比為1:1、引發(fā)劑濃度為0.2mol／L、反應(yīng)溫度30℃、反應(yīng)時(shí)間75min時(shí)，己內(nèi)酰胺接枝率最高可達(dá)57.6％。由XRD衍射分析可知，接枝反應(yīng)發(fā)生在纖維素的無(wú)定形區(qū)，沒(méi)有破壞原纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
　　 (3)隨著接枝率的增加，共聚物的拉伸強(qiáng)度增大，斷裂伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)接枝率達(dá)到57.6％時(shí)，共聚物拉伸強(qiáng)度高達(dá)0.84MPa，但斷裂伸長(zhǎng)率僅為5.5％。接枝共聚物斷裂為韌性斷裂，