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1、学校代码10530学号201510141367分类号O63密级硕士学位论文纤维素纳米晶的功能化修饰及其应用研究学位申请人杜文博指导教师高勇教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向高分子化学与物理二零一八年五月二十二日ModificationandapplicationofcellulosenanocrystalsCandidateWenboDuSupervisorProfessorYongGaoCollegeChemistryProgramPolymerChemistry&PhysicsSpeciali
2、zationPolymerSynthesis&ApplicationDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay2018湘潭大学2018届硕士毕业论文摘要纤维素纳米晶(Cellulosenanocrystals,CNCs)，也称纳米结晶纤维素，是去掉纤维素无定形态部分后得到的结晶部分。CNCs具有优异的机械性能,较大比表面积，良好的生物相容性及水分散性等优点，在增强材料、太阳能电池、乳液、化妆品等领域有广泛应用。但是由于CNCs表面含有
3、大量的羟基，CNCs具有较强的亲水性，与疏水性聚合物基体相容性差，限制了CNCs的应用领域。对CNCs进行功能化修饰可进一步拓展CNCs的应用范围。本论文以硫酸酸解得到的CNCs为原料开展CNCs功能化修饰及其应用研究。具体研究的内容包括以下两个部分：(1)CNCs单端化学修饰及其乳液应用研究。通过两步化学反应，包括腙化反应和酰胺化反应，将十八碳脂肪链以动态共价键接枝在CNCs的还原性末端，得到十八碳烷基链单端修饰的CNCs(CNC-C18)。然后将得到的非对称修饰的CNC-C18用作乳化剂粒子制备乳液
4、，并对其乳化性能以及pH响应性进行研究。研究显示：与原CNCs相比，CNC-C18具有较高的界面活性，可在较低的粒子浓度条件下(0.05wt%)形成稳定的水包油型Pickering乳液。向稳定Pickering乳液中加入盐酸，调节pH≤4时，乳液可以完全去乳化。以此Pickering乳液为模板可以制备出表面富含氨基的PS微球。(2)CNCs表面接枝修饰及其水凝胶应用研究。首先使用过硫酸胺为引发剂，通过自由基聚合方法在CNCs表面接枝水溶性聚甲基丙烯酸单甘油酯(PGMA)，得到接枝共聚物CNC-g-PGM
5、A。然后在碱性条件下,利用N,N-二甲基丙烯酰胺-3-丙烯酰胺基苯硼酸共聚物(PDMA-stat-PAPBA)的苯硼酸基团与CNC-g-PGMA接枝共聚物的1,2-二醇基团之间的复合作用制备水凝胶纳米复合材料。研究结果显示：水凝胶的储能模量(G’)随交联密度的增加而增加。与纯聚合物PGMA/PDMA-stat-PAPBA水凝胶相比，CNCs的存在可以显著增强水凝胶的力学强度。制备出的水凝胶纳米复合材料表现出良好的自修复,pH响应性，糖响应性，可注射性以及细胞相容性。关键词：纤维素纳米晶（CNCs）；响应
6、性Pickering乳液；水凝胶；动态共价键I湘潭大学2018届硕士毕业论文AbstractCellulosenanocrystals(CNCs)arethecrystallinepartsobtainedbytheremovaloftheamorphouspartofcellulose.CNCsexhibitmanyadvantages,suchasexcellentmechanicalproperties,largespecificsurfacearea,andgoodbiocompatibilit
7、yaswellasgoodwater-dispersity,etc,whichendowCNCswithvariousapplicationsindiversefields,suchassolarcell,emulsion,cosmetic,andsoon.However,CNCsarehighlyhydrophilicowingtotheexistenceofalotofhydroxylgroupsonthesurface,whichmakethemincompatiblewithhydrophobi
8、cpolymericmatrixes.Therefore,functionalmodificationofCNCsisverynecessary,whichcanwidentheapplicationofCNCsinmuchmorefields.Inthiswork,thefunctionalmodificationofCNCsderivedfromsulfuricacidhydrolysisandtheirapplicationinemu
