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木质素和纤维素是重要的可再生生物质资源,具有来源丰富、可生物降解以及环境友好等优点。然而这些生物质资源并没有得到充分应用,不仅造成环境污染,也是一种巨大的资源浪费,因此通过木质素和纤维素的精深加工,开发木质素和纤维素基高分子材料具有重要研究意义,也是实现木质素和纤维素高值化利用的主要途径。本论文以木质素和纤维素高值化利用为出发点,分别以木质素,纳米纤维素和乙基纤维素为原料,通过活性自由基聚合技术(原子转移自由基聚合,ATRP),结合木质素和纤维素本身所具备的空间结构,实现均相和非均相体系下对木质素或纤维素基接枝共聚物的结构调控,成功制备了具有星状结构的木质素基接枝共聚物和纳米纤维素基原位增强复合物,并成功制备了具有不同侧链组成的刷状结构的乙基纤维素基接枝共聚物。通过ATRP法制备了两种木质素基接枝共聚物:木质素-g-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酸丁酯)共聚物(lignin-g-P(MMA-co-BA))和木质素-g-聚(甲基丙烯酸四氢糠基酯-co-甲基丙烯酸月桂酯)共聚物(lignin-g-P(THFMA-co-LMA))。通过调节ATRP反应过程中软硬单体(MMA/BA和THFMA/LMA)的比例,得到一系列木质素基接枝共聚物,其中lignin-g-P(MMA-co-BA)的玻璃化转变温度范围为:-10-40°C,lignin-g-P(THFMA-co-LMA)的玻璃化转变温度范围为:0-40°C。高温凝胶色谱仪(HT-GPC)测试结果表明木质素基接枝共聚物具有类似星状聚合物的多支化结构;利用热重分析仪(TGA)、UV-可见光谱仪、动态机械分析仪(DMA)和万能拉伸实验等研究了木质素基接枝共聚物的热稳定性、紫外吸收性能和机械性能;研究结果表明由于木质素的存在,这些星状(多支化的)木质素基接枝共聚物的热稳定性提高,具有紫外吸收性能,力学性能也明显优于具有类似组成的线性聚合物的力学性能,且具有弹性性能(拉伸弹性恢复形变为68%)。从纳米纤维素基增强材料的角度,开发了一种简单的制备纳米纤维素基原位增强的热塑性弹性体(CTPEs)的方法。在“牺牲”引发剂2-溴代异丁酸乙酯存在的前提下,将MMA和BA通过ATRP法共聚接枝到纳米纤维素(CNCs)的表面,在该反应体系里,由2-溴代异丁酸乙酯引发得到的线性P(MMA-co-BA)共聚物与修饰改性后的纳米纤维素(cncs-g-p(mma-co-ba))直接进行原位复合得到纳米纤维素基热塑性弹性体(ctpes)。利用差热分析仪(dsc)、tga、原子力显微镜(afm)和透射电子显微镜(tem)等详细研究了纳米纤维素对ctpes的玻璃化转变温度,力学性能和微观形貌特征的影响:结果表明由于cncs的存在,ctpes的玻璃化转变温度明显提高,拉伸强度也有明显改善;当ctpes中含有2.15wt%cncs时,其玻璃化转变温度增加19.2oc,拉伸强度为线性聚合物的两倍;同时,afm测试结果也证实了经atrp修饰改性后的cncs与p(mma-co-ba)基体间的相容性明显提高。利用atrp法将松香基聚合物侧链引入到乙基纤维素骨架上制备了一系列可再生的乙基纤维素接枝聚脱氢枞酸共聚物。首先制备了2-溴代异丁酰溴官能化的乙基纤维素基atrp引发剂,然后将四种不同结构的脱氢枞酸(da,松香酸的主要成分)基可聚合单体通过atrp法接枝到乙基纤维素上;同时为了对照,利用乙基纤维素和脱氢枞酸之间的酯化反应将单个da分子直接接枝到乙基纤维素上得到乙基纤维素脱氢枞酸酯(ec-da)。atrp反应动力学研究表明四种脱氢枞酸基单体的聚合过程动力学曲线均符合一级线性关系,表明反应过程可控;激光光散射(lls)测试结果表明这些乙基纤维素接枝聚脱氢枞酸共聚物在四氢呋喃中呈现蠕虫状或棒状结构;与乙基纤维素相比,乙基纤维素接枝聚脱氢枞酸共聚物具有更高的热稳定性,且可以通过调节侧链中脱氢枞酸基单体的结构,实现对乙基纤维素基接枝聚脱氢枞酸共聚物的玻璃化转变温度的调控;afm分析表明当聚脱氢枞酸侧链接枝到乙基纤维素的表面时有利于提高乙基纤维素表面的均匀性和成膜性;另外,x-射线光电子能谱(xps)测试和接触角测试结果表明:无论是单个da分子还是聚脱氢枞酸侧链的引入都使得乙基纤维素的疏水性能有明显的提高(均大于90°),主要是因为da或聚脱氢枞酸侧链倾向于在乙基纤维素的表面;这些乙基纤维素接枝聚脱氢枞酸共聚物均具有紫外吸收性能,有望应用于紫外吸收涂层材料领域。结合atrp和“点击化学反应”,分别采用“从主链接枝法”和“接枝到主链法”将两种生物质基单体thfma和lma引入到乙基纤维素上,合成了三种具有不同侧链组成的乙基纤维素基刷状聚合物:具有无规侧链的ec-g-p(thfma-co-lma),具有双侧链的ec-(g-pthfma)-g-plma和具有嵌段型侧链的ec-g-plma-b-pthma。通过改变引发点密度、乙基纤维素骨架的分子量、thfma/lma的单体进料比或pthfma/plma侧链的进料比得到一系列组成、结构和分子量不同的乙基纤维素基接枝共聚物。通过红外光谱仪(FT-IR)、GPC、HT-GPC和核磁共振氢谱(1H NMR)系统研究了三种乙基纤维素基接枝共聚物的结构;利用DSC、TGA和万能拉伸试验机研究了三种乙基纤维素基接枝共聚物的热力学行为和力学性能;结果表明具有无规侧链的EC-g-P(THFMA-co-LMA)中仅含有一个玻璃化转变温度,但是EC-(g-PTHFMA)-g-PLMA(具有双侧链PTHFMA和PLMA)和EC-g-PLMA-b-PTHMA(具有嵌段侧链PLMA-b-PTHFMA)的DSC曲线上同时具有-35°C的吸热峰和PTHFMA相对应的玻璃化转变;而且当乙基纤维素基接枝共聚物中PTHFMA/PLMA的组成类似时,具有嵌段型和双侧链型的乙基纤维素基接枝共聚物EC-g-PLMA-b-PTHMA和EC-(g-PTHFMA)-g-PLMA的拉伸强度比具有无规侧链的乙基纤维素基接枝共聚物EC-g-P(THFMA-co-LMA)的拉伸强度高,但是伸长率却远小于后者。