纖維素是地球上最豐富的生物有機(jī)原料,具有來(lái)源豐富、生物可降解和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。然而由于分子內(nèi)和分子間氫鍵的存在,導(dǎo)致了纖維素不溶于水和常見(jiàn)的有機(jī)溶劑,溶解性差的缺點(diǎn)限制了纖維素在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。因此通過(guò)對(duì)纖維素進(jìn)行化學(xué)改性,提高其在常規(guī)溶劑中的溶解性,并賦予纖維素光致變色的功能來(lái)拓展其應(yīng)用領(lǐng)域已勢(shì)在必行�；谏鲜鲅芯克枷�,本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三方面。首先,利用棉漿纖維素作為原料與2-溴-2-甲基丙酰溴反應(yīng)來(lái)制備大分子引發(fā)劑,通過(guò)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合在纖維素主鏈上接枝上分子結(jié)構(gòu)不同的柔性鏈,制備了六種具有不同支鏈結(jié)構(gòu)的纖維素接枝共聚物。FT-IR、1H NMR和XPS測(cè)試結(jié)果表明產(chǎn)物已經(jīng)被成功制備。溶解性的測(cè)試表明所制備的產(chǎn)物相比于純的纖維素具有較好的溶解性,可以在常見(jiàn)的有機(jī)溶劑中溶解。TG和DSC曲線表明產(chǎn)物具有良好的熱穩(wěn)定性。其次,通過(guò)酯化反應(yīng)將螺吡喃類(lèi)光致變色材料以共價(jià)鍵的方式引入到纖維素主鏈上,再利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)制備了四種具有光致變色功能的纖維素接枝共聚物。FT-IR和1H NMR測(cè)試結(jié)果表明目標(biāo)產(chǎn)物已經(jīng)被成功制備。紫外和熒光測(cè)試表明所制備的樣品具有良好的光致變色功能,在一定波長(zhǎng)的紫外光激發(fā)下可以實(shí)現(xiàn)不同顏色的轉(zhuǎn)變。最后,將上述制備的具有光致變色功能的纖維素接枝共聚物配制成一定質(zhì)量濃度的鑄膜液,利用非溶劑致相分離法(NIPS)制備出具有光致變色功能的纖維素膜。通過(guò)顯微鏡觀察所制備纖維素膜的表面形貌。紫外測(cè)試表明所得到的纖維素膜在紫外光激發(fā)下可實(shí)現(xiàn)不同顏色的轉(zhuǎn)變。機(jī)械性能分析表明纖維素膜具有一定的力學(xué)性能,這為其在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了較好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TQ317
【部分圖文】：

１．２纖維素的改性??１．２．１纖維素改性的概述??從纖維素的結(jié)構(gòu)式（圖１－１）可以看出纖維素中含有大量的－ＯＨ官能團(tuán)，但??是由于受到纖維素堆砌排列結(jié)構(gòu)的影響，纖維素只有部分羥基暴露在外面，其他??的羥基都被包含在纖維素晶層之間和纖維晶層內(nèi)部。這部分羥基很難參與反應(yīng)，??對(duì)纖維素進(jìn)行改性，主要是針對(duì)表面的羥基來(lái)反應(yīng)的。纖維素由于它的結(jié)構(gòu)問(wèn)題??使的非常難溶解［１８］。溶解性差以及高化學(xué)惰性阻礙了纖維素在諸如生物醫(yī)學(xué)和??化學(xué)分析等若干領(lǐng)域中的進(jìn)一步應(yīng)用［１￣２１］。事實(shí)上，為了克服這些缺點(diǎn)，許多??研究人員己經(jīng)對(duì)纖維素進(jìn)行了化學(xué)改性，主要是對(duì)纖維素分子中的羥基的化學(xué)改??性，通過(guò)酯化［２２］，醚化ｐ３］或接枝共聚［２４］作用改變葡萄糖單元上的羥基與一些活??性基團(tuán)或官能團(tuán)分子，從而提高其功能性。??Ｉ?＼??ＯＨ?｜?ＯＨ??ＣＨ２?

致變色化合物，這是一類(lèi)很經(jīng)典的光致變色材料。??１．３．３光致變色的原理??光致變色的機(jī)理如圖１－２所示，具有一種特定的顏色的化合物Ａ，在一定波??長(zhǎng)光源的照射下進(jìn)行特定化的化學(xué)反應(yīng)生成化合物Ｂ，Ａ與Ｂ具有不同的能級(jí)結(jié)??構(gòu)，它們能夠吸收光的波長(zhǎng)不同，Ａ與Ｂ的最大吸收波長(zhǎng)具有明顯的差異，物??質(zhì)Ｂ具有另一種顏色，而物質(zhì)Ｂ在另一波長(zhǎng)的光照射下，又可以恢復(fù)到原來(lái)的??形式Ａ，而且該化合物的結(jié)構(gòu)可隨光照不同發(fā)生可逆變化，顏色也隨之發(fā)生可逆??變化。這種由于不同波長(zhǎng)光的照射而使物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆變化，并在宏觀上表??現(xiàn)為顏色不同的現(xiàn)象即為光致變色現(xiàn)象［５１］。??ＪＫ＇——＾￣￣－Ｂ??ｈｖ２?ｏｒ?Ａ??圖１－２光致變色反應(yīng)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??其典型的紫外－可見(jiàn)吸收光譜和光致變色反應(yīng)原理［５２］可用圖１－３來(lái)定性描述：??Ａ?Ｂ??“Ｉ?Ｉ??ｍ?ｒｆ??樣??—Ｉ?１?＾??Ｘ２?Ｘ／ｎｍ??圖１－３光致變色反應(yīng)的吸收光譜示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??在圖１－３中，化合物Ａ最大吸收波長(zhǎng)是ｈ，化合物Ｂ的最大吸收波長(zhǎng)為入２。??當(dāng)使用波長(zhǎng)為ｈ的光激發(fā)時(shí)，化合物Ａ?xí)诮Y(jié)構(gòu)上發(fā)生可逆變化生成化合物Ｂ，??在紫外可見(jiàn)光譜上表現(xiàn)為化合物Ａ的吸收峰的強(qiáng)度減弱

?１飛＝＾?以中?ｍｎｏ２??Ｒ??圖１－８含生物大分子的螺吡喃的光致變色反應(yīng)（其中Ｒ＝聚谷氨酸、聚賴氨酸、香豆素、纖??維素、單糖、蛋白質(zhì)及半刀都球蛋白）??Ｆｉｇｕｒｅ?１－８?Ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｐｉｒｏｐｙｒａｎｓ?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ?ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ?（Ｒ?＝??ｐｏｌｙｇｌｕｔａｍｉｃ?ａｃｉｄ，?ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ，?ｃｏｕｍａｒｉｎ，?ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，?ｍｏｎｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，?ｐｒｏｔｅｉｎｓ，?ａｎｄ?ｈｅｍｉｇｌｏｂｉｎ）??（４）可變色織物??在一些聚合物中引入光致變色材料，可以制備顏色可變和具有可反復(fù)擦寫(xiě)功??能的織物或者紙張。如圖１－９所示，山東大學(xué)利用無(wú)機(jī)光致變色材料Ｗ０３，摻雜??到聚合物中，通過(guò)靜電紡的方法制備了可以重復(fù)利用的可變色織物，所制備的光??致變色織物具有響應(yīng)速度快、循環(huán)利用性高、并且環(huán)保方便等優(yōu)點(diǎn)［６１］。光致變??色材料還可以用于制備光化學(xué)傳感器、變色眼鏡和全息攝影材料等眾多領(lǐng)域。??ｍｅｍｂｒａｎｅ?＼§德??１）Ａ?Ｉ?２）ＵＶ??ｅｒａｓｅ?Ｘ?ｗｒｉｔｅ??１）Ａ?１）?ｏ
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