论文部分内容阅读
纤维素是地球上一种储量丰富的、天然可再生的多糖资源，其开发与利用对解决人类面临的资源和能源危机有重大意义。纤维素差的溶解性能限制了它的基础研究和工业应用。近年来，离子液体作为一种高效的绿色溶剂在溶解纤维素方面取得了重大突破，为天然可再生资源的开发、新型功能材料的制备提供了可能。本论文围绕离子液体在纤维素中的应用，主要进行以下方面的工作：利用可控微波辐射辅助加热，合成了两种咪唑基的离子液体：1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑（AMIMCl）和1-丁基-3-甲基氯化咪唑（BMIMCl）。对其合成工艺与传统加热合成工艺（油浴，80℃）进行了对比研究。结果表明，微波辐射加热合成离子液体的过程避免使用大量的烃/有机溶剂作为反应介质，合成反应时间得到极大地缩减。在微波辐射下，离子液体的生成大大提高了体系的极性，因而提高了体系对微波的吸收。同时，原材料利用率和产品得率也得到一定的提高。采用FT-IR、1H NMR及13C NMR对合成离子液体进行表征，结果表明微波辐射加热法有效地合成了两种离子液体。探讨了聚合度较高的脱脂棉纤维素在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯（AMIMCl）中的溶解，通过偏光显微镜对纤维素在离子液体中的溶解过程进行了观察，结果表明AMIMCl可以有效地溶解脱脂棉。继续考察了溶解温度、溶解时间和溶解度的关系，以及溶解温度、溶解时间对纤维素聚合度、质量损失产生的影响。结果表明溶解温度的提高可以加速溶解过程，但是会造成聚合度下降和质量损失；溶解时间的延长同样也会使纤维素发生更多的降解；通过分析确定了脱脂棉在AMIMCl中的最佳溶解条件。利用FT-IR对脱脂棉在AMIMCl中溶解前后的化学结构进行了分析，利用X射线衍射对其结晶结构进行了分析，利用TGA对其热稳定性进行了分析。结果表明，溶解前后纤维素的化学结构没发生变化，结晶形态由I变为II，热稳定性有一定的下降。以丙烯酰胺为单体，以过硫酸铵为引发剂，采用自由基聚合的方法，在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯（BMIMCl）中通过均相反应合成了纤维素-g-聚丙烯酰胺接枝共聚物（cellulose-g-PAM），接枝率在100%～300%之间。考察了过硫酸铵用量、丙烯酰胺用量、反应温度、反应时间对反应的影响规律，确立了反应的最佳条件。利用FT-IR、TGA及环境扫描电子显微镜表征了接枝物的结构及热性质。TGA结果显示纤维素-g-聚丙烯酰胺接枝共聚物的热稳定性介于原纤维素和再生纤维素的之间。