以棉短绒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

两性电解质就是一个同时拥有酸性基团和碱性基团的大分子。在水溶液中，酸性基团和碱性基团会水解从而让两性电解质带同时拥有正电荷和负电荷。在不同的pH条件下，两性电解质的净电荷会发生改变。正是由于其特殊的性质，被广泛用来作为胶体稳定剂、润湿剂、润滑剂和吸附剂，两性电解质也被用来作为纸张的增强剂用来提高纤维和纤维间的结合力。

纤维素是自然界中存在的最为丰富的可再生的、可降解的天然高分子材料，但是纤维素很难溶解，在生产起始物的时候，纤维素溶解与反应的问题依然存在。本课题在氢氧化钠／尿素水溶液系统下对纤维素生产两性天然高分子进行研究探索。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,具有成本低、环保而且实用的优点。在均相条件下，通过探究两性纤维素制备机理，就可以保证两性纤维素改性的醚化反应可以反应的效率，高的取代度。

总之，在尿素/氢氧化钠体系中，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。

2. 国内外研究现状分析

现在制备两性纤维素的工艺一般都采用现成的纤维素的衍生物作为起始物开始反应。比如，Wang etal就是采用羧甲基纤维素（CMC）为原料，与3-氯-2-羟基-N-丙基)-三甲基氯化铵（CHPTMAC）在碱性条件下反应而引入阳离子基团的。Zhang etal也是以CMC为原料，再接枝丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲胺乙酯从而引入阳离子基团。Hong etal 以磺酸纤维素为基础，引入一个长链的甘油基十二烷基二甲基氯化铵（glycidyl dodecyl dimethylammonium chloride，GDDMAC) 从而制备成为两性的纤维素基表面活性剂。也有以羟甲基纤维素为原料来合成的。两性纤维素醚是一类水溶性纤维素衍生物,一方面具有增稠、降阻、絮凝、悬浮等功能;另一方面具有高分子多糖来源丰富,易生物降解等优点。同时这种两性纤维素醚具有特殊的溶液性质和流变性能,在一定程度上可望在油田开采、纺织、医药、环保、湍流减阻、胶体保护等方面获得重要应用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

两性纤维素的合成机理和表征。

一步法功能化纤维素分子，需要研究不同的阴阳离子，不同的药液浓度，不同的药液加入顺序（先阴离子、先阳离子、同时添加）、不同的阴阳离子化剂比例，加入的量，反应时间、反应温度等对反应进程以及产物的影响。并对产物的结构和性能进行表征。拟进行ftir对产物进行表征和用元素分析检查产物取代度，并对产物的溶液粘度特性以及粘度随ph的变化的特性进行研究。

4. 研究创新点

1、一步法在均相纤维素尿素/NaOH溶液体系里同时引入阴离子和阳离子基团，从而使反应大大简化。传统的两性纤维素产品大都从纤维衍生物出发，比如羧甲基纤维（CMC）、磺化纤维素、羟甲基纤维素等，由于这些中间产物带有亲水基团，容易溶解于普通溶剂甚至水溶液中而与阳离子化剂均相反应。但在制备这些中间产物的时候，还是需要从纤维素出发，也就是说，他们都是分步反应。本课题设计的反应可以把两个反应一次在相同的容器和相同的反应条件下一次完成。