● 摘要
纤维素是自然界中储量最丰富、可生物降解、分布最广的可再生天然高分子材料。纤维素难溶解、不熔融的固有特性对其加工来说是一个巨大的障碍，限制了纤维素的开发和应用。提高纤维素的热塑性，实现纤维素的热熔加工长期以来吸引研究者的关注。接枝共聚是改善聚合物性能的一种灵活有效方法，将可生物降解的脂肪族聚合物接枝到纤维素中，可以提高其热塑性，得到可熔融加工的接枝共聚物。离子液体是一类极具应用前景的“绿色”溶剂,人们发现具有一定结构的离子液体可以很好地溶解纤维素。本文在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AmimCl）离子体液中，采用未改性的原生纤维素为起始反应物，通过纤维素酰化和开环聚合反应，设计合成了不同结构的可熔融加工纤维素接枝共聚物，并对其性能进行了研究。 第一章 绪论。概述了国内外的研究进展，主要包括纤维素溶剂的研究进展；纤维素衍生化；纤维素及其衍生物的接枝共聚反应；纤维素在离子液体均相体系中的化学改性；热塑性纤维素接枝共聚物的研究进展等。提出了研究目标和研究内容。第二章 热塑性纤维素接枝聚乳酸的合成及其性能的研究。利用1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体作为溶剂，4-二甲基吡啶（DMAP）作为催化剂，采用不同的聚合度的纤维素作为原材料，在捏合机中成功地合成具有热塑性的纤维素接枝聚乳酸（Cellulose-g-PLA）接枝共聚物。研究表征了接枝共聚物的结构，研究了其热性能、溶解性能、热塑性及物理机械性能，并对结构与性能之间的关系进行分析。第三章 “一锅法”合成醋酸纤维素接枝聚乳酸及其性能的研究。采用未改性的纤维素作为起始原料，在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体，采用“一锅法”合成醋酸纤维素接枝聚乳酸（CA-g-PLA）并对产物的结构与性能的进行表征。第四章 DMAP催化下纤维素在离子液体中的高效均相丙酰化与丁酰化的研究。纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中，采用DMAP作催化剂，高效地完成了纤维素的丙酰化和丁酰化。可以合成出不同取代度的纤维素丙酸酯（CP）和纤维素丁酸酯(CB)，研究反应条件对产物取代度的影响，并对CP、CB的取代度与性能之间的关系进行分析。第五章 “一锅法”合成纤维素丙酸酯接枝聚乳酸及其性能研究。以未改性的纤维素为原料，在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体均相体系中，采用“一锅法”， 采用同一种催化剂同时催化两种反应，合成了一系列新型纤维素丙酸酯接枝聚乳酸（CP-g-PLA）接枝共聚物，并对其性能进行了研究。本论文的主要贡献：（1）采用不同种类的纤维素作为原料，在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中均相合成了纤维素接枝聚乳酸（Cellulose-g-PLA），实现了纤维素的熔融加工。系统分析了接枝共聚物Cellulose-g-PLA的结构与性能之间的关系。（2）以未改性纤维素为原料，在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中“一锅法”合成了醋酸纤维素接枝聚乳酸（CA-g-PLA）。结果表明：接枝共聚物CA-g-PLA中乙酰基取代度和PLA接枝量可以通过调节反应物的摩尔比进行控制；当接枝共聚物中PLA含量大于33.11%时，具有较好的热塑性，可注射成型或熔融纺丝加工（3）采用DMAP作纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中均相丙酰化和丁酰化的催化剂，室温下合成了高取代度的纤维素丙酸酯（CP）和纤维素丁酸酯（CB），酸酐的转化率在90%以上。系统研究了CP和CB结构与性能之间的关系，结果表明：随取代度的提高，其溶解性及热性能提高，玻璃化转变温度降低。明确了在反应过程中维素单元上的3个羟基的反应活动顺序，其顺序为C6-OH > C2-OH > C3-OH。（4）采用DMAP作催化剂同时催化纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中丙酰化反应和LA-丙交酯在纤维素上的开环接枝共聚反应， “一锅法”成功地合成了纤维素丙酸酯接枝聚乳酸（CP-g-PLA），系统地考察了其结构与性能的关系。结果表明：接枝共聚物CP-g-PLA的结构可以通过调节丙酸酐和L-丙交酯的配比进行控制；当CP-g-PLA中PLA含量超过27.46%时，接枝共聚物具有热塑性，可以实现纤维素的熔融加工。