水相中纳米纤维素接枝糠醛和油脂共聚物的制备综述
摘要
纤维素是一种很有前途的的可持续性高分子增强材料，这种材料是地球上最丰富的和可再生的碳资源，在自然界中以一种称为纤维素微纤的纤维晶体状态存在。通过2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧（TEMPO）介导的氧化和连续的温和机械法处理，可以从木质纤维素中分离出高长径比的纤维素纳米纤维。所得的热氧化纤维素纳米纤维（TOCNs）具有3-4nm的均匀宽度，高纵横比大于100，高弹性模量为145GPa。[1]与传统的纤维素纳米纤维相比，TOCNs在聚合物基质中实现更有效的增强方面具有潜在的价值。纤维素接枝共聚物材料由于具有抗菌、温敏、pH敏等功能特性，在化学、生物制药及基因工程等领域具有潜在应用前景，近十年以来采用ATRP法对纤维素进行接枝改性得到了迅猛发展。本文综述了氧化纤维素用ATRP法接枝共聚物的进展、优缺点以及改进建议。
关键词：TEMPO； ATRP； 纤维素接枝改性；
纤维素作为自然界中分布最为广泛、含量最丰富且具有可生物降解性的天然高分子材料，具有无毒可再生等特点，在新材料领域中具有很好的应用前景。纳米纤维素(NCC)也被称为纤维素纳米晶体，是一种直径1～100nm之间，长度为几十到几百纳米的棒状纤维素。它不但具有纤维素的基本结构与性能，同时还具有规则的长硬棒状体形、高的长径比等特性。在某些情况下，只要加入少量的纤维，塑料的力学性能如：强度、弹性模量、热变性等就可以得到很大的改善。通过TEMPO介导的氧化和连续的机械处理方法可以分离出较高长径比的纤维素纳米纤维。基于纤维素-糠醛-油脂的全生物质基接枝共聚物，具有多支化的结构能同时实现复合材料的增强和增韧。
- 国内外纤维素改性的研究进展
1.1纤维素改性的概述
目前对NCC进行接枝改性，拓展应用范围是研究的热点。接枝改性就是用聚合物取代NCC表面羟基上的氢，通过这种方法来减少NCC上的氢的作用，以此来改善其与有机相的相容性。目前可用于纤维素接枝改性的方法有以下几种：自由基聚合、开环聚合、原子转移自由基聚合（ATRP）等。
1.2纤维素改性的方法及研究进展
接枝反应仅发生在纤维素非晶区和晶区的表面，支链的长度可以远超过主链的长度。杨联敏等将蔗渣纤维素与碱作用后，以为引发剂、分别与丙烯酰胺、乙二胺、乙二胺四乙酸盐、二甲基二烯丙基氯化铵进行接枝共聚反应，然后在碱性条件下与二硫化碳作用可得兼具氮、硫元素的改性蔗渣纤维素水处理剂MFCS，将其用于电镀废水中发现重金属离子脱除率均可达95％以上，吸附后的MFCS用10％的氨水解吸附后可重复使用。Abdelwahab等以过氧化苯甲酰为引发剂，通过接枝共聚技术在醋酸纤维素 (cellulose acetate，CA)引入了等摩尔数的丙烯酸和丙烯酰胺制备了新型吸附材料。[2]CA改性前后对Pb2 的最大吸附量分别为9.4mg/g和66.67 mg/g，充分说明改性后的吸附量明显增加。Hajeeth等以硝酸铈铵为引发剂将丙烯晴引入到剑麻纤维上，并制备的共聚物应用于Cr(Ⅵ)的吸附研究中。
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