纤维素因其环保、无毒、可再生、可降解等特性而备受关注,以纤维素为基础的水凝胶也引起了研究者们很大的兴趣。目前,人们大多利用纤维素或其衍生物与合成高分子,如聚乙二醇、聚丙烯酰胺等来制备机械性能较好的复合水凝胶,而对单一的纤维素或衍生物水凝胶的研究相对较少,使纤维素没有得到更加充分的应用,且传统的单一纤维素或衍生物水凝胶机械性能较差,在受到大的变形时,容易发生破裂,在很大程度上限制了水凝胶在某些领域的实际应用。本课题通过对纤维素水凝胶的合成研究,为解决这一课题提供了科学和技术上的支持。本研究的主要内容和结果如下:1.烯丙基纤维素醚的合成通过以NaOH/尿素/水溶液为溶剂,在低温下溶解纤维素,然后以烯丙基缩水甘油醚(Allyl glycidyl ether,AGE)为改性剂,在均向条件下合成具有双键的烯丙基纤维素醚(AHP-cellulose)。相比于异相条件下的合成方法,均相合成具有诸多优势,如纤维素醚更加均匀,易于控制,使之功能化。通过液体核磁氢谱、碳谱、红外谱图测试、X射线衍射分析和热稳定性分析证明了改性纤维素的结构,晶型变化以及稳定性。实验结果表明:改性纤维素结晶度大大下降,且较稳定。改性后的纤维素在水中的溶解度与取代度有关。当取代度达到一定量后,如0.29,此时在水中可以完全溶解,为纤维素水凝胶的制备创造了条件。2.一锅法制备聚烯丙基纤维素水凝胶通过以含有双键的AHP-cellulose为原料,过硫酸铵(Ammonium persulphate,APS)和四甲基乙二胺(N,N,N’,N’-Tetramethylethylenediamine,TEMED)为氧化还原引发剂体系,在室温下发生自由基聚合,形成凝胶。本章报道的氧化还原自由基聚合具有聚合温度低,聚合速率快等特点,且用一锅法成功制备压缩性能较好的聚烯丙基纤维素(Poly(AHP-cellulose))水凝胶,为双网络水凝胶的制备打下了基础。通过其反应原理、表面形貌和机械性能分析水凝胶凝胶原理,讨论了纤维素取代度、APS和TEMED浓度对机械性能的影响。实验结果表明:水凝胶表面呈多孔蓬松结构;当纤维素取代度为0.52,APS和TEMED浓度都为0.01g/g时,水凝胶具有最高的压缩应变0.78,此时的应力为0.13MPa。3.二步法制备聚烯丙基纤维素双网络水凝胶通过将自由基聚合获得的第一网络与物理交联的第二网络的结合在一起,提出新颖的制备高柔韧性、高弹性水凝胶的纤维素水凝胶的方法。本章以氧化还原自由基聚合制备的Poly(AHP-cellulose)水凝胶为第一网络,随后将之浸入饱和NaCl溶液中交联获得第二网络,形成Poly(AHP-cellulose)双网络水凝胶。分析了双网络水凝胶的凝胶机理、表面形貌以及结晶度。讨论了在不同条件下对机械性能的影响。实验结果表明:双网络水凝胶外观呈乳白色,可进行各种变形。且双网络水凝胶的物理交联网络与化学交联网络均匀分布,其中不乏有不均一网络区域存在。当纤维素取代度为0.52,APS和TEMED浓度为0.01g/g时,此种条件下合成的水凝胶再进行物理交联,可以获得拉伸性能和压缩性能同时优越的双网络水凝胶,柔韧性较好。