本课题拟以离子液体为纤维素的有效溶剂,通过均相纤维素衍生化反应,得到具有引发原子转移自由基聚合活性且结构可控的纤维素大分子引发剂;在此基础上,选择不同性质的单体,进行原子转移自由基聚合,得到具有清晰化学结构的纤维素接枝嵌段共聚物。在理论上,通过直接在纤维素大分子骨架上引入具有清晰结构的聚合物链段,从而能考察这一类新型纤维素接枝嵌段共聚物的结构与性能的关系,特别是不同性质聚合物链段与纤维素大分子链的组合对材料的自组装与超分子结构的影响,将丰富对新型天然高分子功能材料结构与性能关系的认识;在技术上,有可能得到一系列具有崭新结构的功能性纤维素材料,在生物、医药、电子信息等高新技术领域具有潜在的应用价值。
本课题以离子液体为溶剂,在无外加催化剂的条件下,以纤维素分别与溴异丁酰溴、氯乙酰氯及溴乙酰溴进行均相酯化反应,成功合成了三种具有引发原子转移自由基聚合(ATRP)能力的纤维素大分子引发剂。以此为引发剂分别成功引发了甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的ATRP接枝聚合反应,得到一系列纤维素基接枝共聚物,对所得共聚物进行了结构表征。对上述聚合反应动力学进行了研究,考察了共聚物的溶液性质。进行了功能性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和N,N'-二甲基丙烯酰胺(DMAA)的ATRP接枝共聚反应,得到了接枝共聚物Cell-PNIPAM和Cell-DMAA,研究了接枝共聚物的温敏特性。本课题还以二异氰酸酯修饰后的不同分子量的聚乙二醇单甲醚与低取代醋酸纤维素进行均相接枝反应,成功合成了具有优异的相变储能特征的纤维素-聚乙二醇接枝共聚物。本课题合成了一系列直接基于纤维素的新型接枝共聚物,将有效地拓展纤维素的应用领域,在高分子化学、材料化学等领域具有重要的意义。