以MCC为原料制备两性纤维素高分子开题报告

1. 研究目的与意义

本课题拟在NaOH /尿素溶剂体系中对纤维素进行醚化反应，一步引入阴离子（磺酸基）和阳离子（季胺盐）基团制备纤维素基两性天然高分子，并探索其分子结构接枝反应机理和反应过程的影响因素。

水溶性两性接枝纤维素是一类分子链上同时含有正负离子基团的新型水溶性纤维家衍生物, 具有独特的溶液性质和广阔的应用前景。水溶性接枝纤维素是极具发展前景且引人瞩目的一类工业用材料和外加剂, 可广泛用于石油工程、造纸、医药、环保等行业。这是由于它具有增粘、降阻、絮凝、悬浮等功能，另一方面则是因其兼备了多糖来源丰富、价格较低、易生物降解和合成高聚物易于控制分子量、易于引人不同功能基团等优点。不仅如此, 由这类具有分枝结构的、集链刚柔性于一体的聚合物所表现出的特异溶液性质与流变行为, 还在一定程度上为高分子科学的理论与实验研究提出了新课题, 因而引起不少学者的兴趣。本次试验是对分子链上同时含有正负离子基团的水溶性两性接枝纤维素进行探索和研究 。与仅含一种电荷或不含电荷的水溶性接枝纤维素相比, 这类新型水溶性纤维素衍生物具有独特的溶液性质和广阔的应用前景。

2. 国内外研究现状分析

迄今为止, 有关研究尚局限于若干品种的合成与应用探索研究, 其中最常见的是改性纤维素同丙烯酞胺或丙烯酸接枝聚合得到的水溶性阴离子型和非离子型接枝纤维素系列。随着其应用领域的不断扩大, 各行业对其使用性能要求的不断提高, 现有的水溶性接枝纤维素已很难满足其实际需求。因此, 开发新品种、提高其综合性能、深入研究结构与性能关系, 便成为进一步发展水溶性接枝纤维素类材料的关键。

然而纤维素不容易溶解于普通的溶剂，因此对其改性常常在两相条件下进行，时间长，效率低。现在，虽然有了离子溶液，NMMO，LiCl/DMAc等溶剂体系应用于纤维素功能化领域，反应可以在均相条件下进行，提高了效率和取代度。然而这些溶剂都价格昂贵，或者不环保。氢氧化钠／尿素水溶液是近年新开发的一种新型纤维素溶剂，与上面提到的溶剂体系相比，成本低而且环保，故从经济与环境方面考虑，氢氧化钠／尿素水溶液是最实用的纤维素溶剂。张俪娜的研究小组研究了氢氧化钠／尿素体系里的阳离子化反应，得到了取代度(DS)为0.38-0.74的季胺产物。他们发现该产品不仅有很好絮凝效率可以用于废水处理，还具有很高的抗菌活性，也可以作为基因的载体。

3. 研究的基本内容与计划

一 原料

在反应之前，要对mcc原料浆用铜乙二胺的方法进行聚合度的测定。

二mcc的均相溶液的制备

4. 研究创新点

氢氧化钠／尿素水溶液是近年新开发的一种新型纤维素溶剂，与上面提到的溶剂体系相比，成本低而且环保，故从经济与环境方面考虑，氢氧化钠／尿素水溶液是最实用的纤维素溶剂。naoh/urea水溶液对纤维素的溶解只能在低温下进行，因为温度越低，碱液对纤维素的溶胀作用越大，不但在结晶区之间，而且在结晶区内部也发生溶胀。因此，两性纤维素改性的醚化反应可以在均相条件下进行，可以保证反应的效率，高的取代度。

总之，在尿素/naoh体系中，只要合理的选择阴阳离子化试剂，从理论上可以做到均相一步法直接从纤维素原料合成得到我们需要的纤维素基两性天然高分子，从而使反应得到简化，降低产品的生产成本。纤维素基两性天然高分子产品原料广泛、价格低廉，得到的产品也生物可降解，而且具有比较独特的性能，其潜在的运用价值是巨大的，值得我们去探索。

本研究就是想结合：（1）氢氧化钠／尿素水溶液体系，是均相反应，能够提高反应效率和取代度；（2）溶剂中本身含有强碱的成分，可以利用上面的两个碱性条件下的经典反应来安排让两种醚化试剂与纤维素的羟基反应，在同一个容器，同一个反应条件下完成，只是添加的顺序可以有差异，可以是同时，也可以有先后之别。无论是同时添加醚化剂，还是先后添加，但都是均相的反应，和在同一容器里的反应。避免了烦琐的分离纯化等等操作，从而是反应达到得到简化。