اصلاح سلولوز با پیوندزدن پلی‌آکریلونیتریل به روش پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه پیام نور، دانشکده علوم، صندوق پستی 3697-19395

2 زنجان، دانشگاه زنجان، دانشکده علوم، گروه شیمی، صندوق پستی 313-45195

چکیده

امکان استفاده از پلیمر طبیعی سلولوز  به ­عنوان الیاف طبیعی در کاربرد‌های صنعتی به دلیل برخی خواص آن از جمله آبدوستی شدید و واکنش­‌‌پذیری محدود، مشکل است. برای رفع این عیب، سلولوز باید به روش شیمیایی اصلاح شود. از روش‌های معمول، پیوندزدن مونومرهای سنتزی به سطح سلولوز و کاهش خاصیت آبدوستی آن است. در پژوهش حاضر، پلی‌­آکریلو نیتریل  به سلولوز به روش پلیمرشدن رادیکالی انتقال اتم (ATRP) پیوند زده شد. ابتدا، سلولوز در مخلوطی از حلال لیتیم برمید و N،N-دی­‌متیل اتان آمید (N،N-دی­ متیل استامید) و در مجاورت آکریلوئیل کلرید به سلولوز آکریلات تبدیل شد. سپس، مونومر 1-کلرومتیل-4-اتنیل بنزن (4-کلرومتیل استیرن) با آغازگر آزوبیس ایزوبوتیرونیتریل به روش پلیمرشدن رادیکال آزاد روی سلولوز آکریلات پیوند زده شد. درنهایت، پلیمر سنتز شده به دلیل داشتن اتم انتقال­‌پذیر (کلر) به ­عنوان درشت‌­آغازگر برای پلیمرشدن 2-پروپن نیتریل (آکریلونیتریل) از راه ATRP  در مجاورت  کاتالیزور مس (I) کلرید و لیگاند 2،̍2-بی­پیریدین استفاده شد. ساختار مواد سنتز شده با میکروسکوپی الکترونی پویشی، پراش پرتو X ، طیف ­سنجی زیرقرمز و پایداری گرمایی آن با گرماوزن­ سنجی و گرماسنجی پویشی تفاضلی بررسی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Cellulose Modification Through Grafting of Polyacrylonitrile by Atom Transfer Radical Polymerization

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Abbasian 1
  • Mousa Pakzad 2
  • Ali Ramazani 2
  • Kobra Nazari 1
1 Department of Basic Sciences, Payame Noor University, P.O. Box: 19395-3697, Tehran, Iran
2 Polymer Chemistry Group, Faculty of Basic Sciences, University of Zanjan, P.O. Box: 45195-313
چکیده [English]

In addition to properties such as biocompatibility and biodegradability, cellulosic natural fibers have a higher strength property than the synthetic polymers and glass fibers. So they are suitable alternatives to synthetic and glass fibers. However, cellulose is highly hydrophilic and has low reactivity. Therefore, its industrial applications are limited. To overcome such drawbacks, the chemical modification of the cellulose structure is necessary. Graft copolymerization, a commonly used method for the modification of polymer surfaces, can be applied as an important tool for modifying the physical or chemical properties of polymers. By grafting hydrophobic polymer chains onto the cellulose fiber surface, the hydrophilicity of the cellulose can be altered. In this project, polyacrylonitrile was grafted onto cellulose surface by atom transfer radical polymerization (ATRP) technique. In the first step, the reaction of OH cellulosic groups with acryloyl chloride in the LiBr/N,N-dimethyl acetamide mixture was carried out to form pendant double bonds and yield water soluble cellulose acrylate. Then, 4-chloromethyl styrene in the presence of toluene was grafted onto the unsaturated group via free radical polymerization and using azobisisobutyronitrile as the initiator. Finally, the synthesized cellulose-graft-polychloromethyl styrene having a transferable atom (Cl) for the polymerization of acrylonitrile in THF and in the presence of copper (I) chloride /2,2’-bipyridine as a catalyst system was used as an ATRP macroinitiator to prepare the cellulose-graft-polychloromethylstyrene-graftpolyacrylonitrile terpolymer. The products were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and FTIR spectroscopy and their thermal stability was investigated by the thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry.

کلیدواژه‌ها [English]

  • cellulose
  • atom transfer radical polymerization (ATRP)
  • acrylonitrile
  • 4-chloromethyl styrene
  • graft copolymer