螺旋聚苯异腈接枝改性纤维素基材料的制备与性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ssfdlah
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纤维素是地球上最丰富、可再生、可生物降解的刚性右手螺旋天然多糖高分子。纤维素接枝共聚改性是纤维素衍生化改性的手段之一,能综合利用纤维素骨架的耐热稳定性、生物相容性及其侧链的各种特性,获得新的优良性能,如手性分离、耐磨性、吸水性、防污性、导电性等。甚至可利用纤维素主链的天然螺旋手性传递到侧链上制备一系列功能材料。本论文采用两种点击化学技术将系列螺旋聚苯异腈分子链接枝到各种纤维基材上赋予新的性能,主要包含乙基纤维素主链接枝右手螺旋聚苯异腈的系列接枝共聚物,实现手性传递,获得更好的手性识别功能;以及木材、棉花表面点击修饰聚五氟苯酚异腈,获得超疏水、自清洁、耐磨、手性吸附、抑菌等新功能。主要研究内容如下:第二章采用区域选择性技术,以主链C-2,3上剩余可反应性位置的乙基纤维素制备叠氮化乙基纤维素(N3-2,3-EC)作为接枝共聚物主链。同时以炔端基的钯(II)配合物作为引发剂,引发D-薄荷醇修饰的聚苯异腈单体进行配位聚合,制备分子量可控并且分子量分布较窄的螺旋聚苯异腈聚合物(PPIn)为侧链。采用“叠氮-炔”点击化学,将系列螺旋聚苯异腈侧链接枝到乙基纤维素主链上,获得不同接枝位点、取代度、聚苯异腈分子量的接枝共聚物(EC-2,3-g-PPIn)。研究发现接枝共聚物表现为右手性,EC0.81-2,3-g-PPI50比纯PPI50的手性值提升了301.9%,PPIn分子量越大,取代度越高接枝共聚物的手性值越高。EC-2,3-g-PPI50具有优异的手性识别功能,对D型的丙氨酸甲酯荧光探针吸收达到了99.7%。第三章采用“硫醇-烯”点击化学技术,以超低表面能的聚五氟苯酚异腈螺旋聚合物对木材、棉花等纤维素制品进行接枝改性。首先设计合成烯端基的钯(II)配合物,并引发五氟苯酚异腈单体聚合制备得烯端基聚五氟苯酚异腈(PFPIn);同时以3-巯丙基三甲氧基硅烷对纤维素基材进行改性获得巯基化纤维素基材;利用点击化学制备得系列纤维素基材表面接枝聚五氟苯异腈的材料。研究发现接枝1次即可赋予纤维素基材超疏水性,水接触角在163°-165°之间,且对基材摩擦后仍保留超疏水效果,说明此改性反应深入木材内部孔道。这种超疏水改性的材料对水溶性污染物有很强的自清洁能力,对油包水乳液有较好的分离效果。此外还能抑制金黄色葡萄球菌在基材表面的黏附。此方法可以拓展到其他纤维素制品上,获得多功能纤维素材料。
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