论文部分内容阅读
木质素是最丰富的可再生生物质天然高分子材料之一,具有生物降解性、稳定性、易官能化、来源丰富、抗菌、可再生、成本低、环境友好等优点。可用于部分替代化石化学品、材料和能源生产。木质素在工业生产中有价值的应用低于2%,大部分用作低等级燃烧,不但污染环境而且浪费资源。因此以木质素高增值化利用为出发点用单电子转移活性自由基聚合(Single Electron Transfer Living Radical Polymerization,SET-LRP),通过“先核法”合成三种不同的木质素基功能型水溶性聚合物,其主要内容如下:1.以碱性木质素(Lignin)、2-溴异丁酰溴(BBIB)为原料,分别以N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、四氢呋喃(THF)与三乙胺(TEA)为溶剂制备木质素引发剂。木质素中羟基在适当比例下以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂时只能被部分取代,而以四氢呋喃、三乙胺为溶剂时羟基则能被完全取代。采用红外光谱(FT-IR)及核磁共振氢谱(1HNMR)对木质素引发剂产物结构进行表征,确定所得产物为目标产物。2.以Lignin-Br为引发剂,Cu Br/(Me6-TREN)原位歧化得到初生零价铜Cu0及二价铜与配体的络合物为催化体系,在溶液中实现丙烯酰胺(AM)的SET-LRP,制备木质素基接枝丙烯酰胺均聚物Lignin-g-PAM,采用FT-IR、1HNMR进行表征确定其结构,表明所得聚合物为目标产物。利用紫外可见分光仪(UV)和热重分析仪(TG)分析了木质素基丙烯酰胺均聚物的热稳定性和紫外吸收功能。验证有木质素的存在使聚合物的热稳定性提高并且具有了紫外吸收性能。同时考察反应时间、引发剂用量、催化剂Cu Br用量等对合成聚合反应的影响,并确定聚合反应的最佳的工艺条件。聚合反应过程中动力学表现符合一级动力学方程,聚合物的分子量分散度分布窄,表明合成的聚合物有反应可控活性聚合的特点。3.以N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶液为溶剂,木质素引发剂,Cu Br/Me6-TREN为催化体系,实现了木质素基丙烯酰胺(AM)和N-异丙烯丙烯酰胺(NIPAM)共聚物的SET-LRP,采用FT-IR、1HNMR对产物结构进行表征并确定目标产物。紫外可见分光计(UV)测试其在32℃以上Lignin-g-PAM中侧链分子链构象发生变化,亲水链像疏水链转变,其聚合物有明显的温度响应性。4.以Cu Br/Me6-TREN为催化体系,在水和N,N-二甲基甲酰胺溶液中实现的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),得到木质素基丙烯酸(AA)和N-异丙烯丙烯酰胺(NIPAM)聚合物(Lignin-g-P(AA-co-NIPAM)),采用FT-IR、1HNMR分析证明所得产物为目标产物。用高精度笔式酸碱度计和紫外可见分度仪(UV)测试其性能,研究结果表明,聚合物具有p H响应和温度响应。