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纤维素是自然界产量最丰富的天然高分子。通过接枝共聚的手段对纤维素及其衍生物进行化学修饰是备受关注的课题。接枝共聚可以赋予纤维素及其衍生物许多优良的性能，但目前采用的接枝聚合的方法会产生一系列问题，诸如生成大量均聚物，引起主链的交联和降解，分子量和分布不可控等。本文采用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法合成了纤维素衍生物的接枝共聚物，克服了上述缺点，得到了一系列结构可控的接枝共聚物，并研究了这些接枝共聚物在稀溶液中的形态、在选择性溶剂中的组装以及成膜的形貌。
首先合成了带有溴异丁酸酯基团的二醋酸纤维素和乙基纤维素。通过调节反应物的比例，得到引发点密度不同的官能化纤维素。通过核磁氢谱和红外谱图证明了溴异丁酸酯基团的生成，并通过核磁氢谱表征了引发点的密度。
采用CuBr/PMDETA为催化体系，以官能化的二醋酸纤维素作为大分子引发剂引发了甲基丙烯酸甲酯的ATRP；以官能化的乙基纤维素作为大分子引发剂引发了甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的ATRP。通过核磁氢谱和GPC对接枝共聚物进行了表征。研究了聚合反应动力学。表明聚合是一级反应，聚合过程中，体系中活性种的浓度基本恒定。将接枝共聚物的主链水解，研究了支链分子量和单体转化率的关系。随着单体转化率的提高，支链分子量逐渐增加，而且分子量分布均较窄。因而聚合是活性/可控的。
通过同步辐射小角X射线散射研究了二醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯在CH2Cl2与甲醇4：1混合溶剂中的形态和尺寸。由Guinier定律求得回转半径均在20nm左右，且接枝共聚物在比较大角度范围内符合Guinier定律，表明接枝共聚物在该混合溶剂中的构象为单分子球。且球的尺寸随支链分子量的增加而增大。
通过静态激光光散射表征了乙基纤维素接枝聚苯乙烯在甲苯稀溶液中的持续长度，结合静态激光光散射和动态激光光散射研究了均方回转半径与流体力学半径的比值。结果表明，由于密集排列的支链之间的斥力，使得主链伸展，密接枝共聚物在良溶剂中呈刚性棒状构象。通过原子力显微镜直观观察到了分散的接枝共聚物的分子，尺寸为70nm长，10nm宽，2nm高，远远大于乙基纤维素分子链的尺寸。
通过透射电镜，扫描电镜，原子力显微镜观察了乙基纤维素接枝聚苯乙烯在选择性溶剂丙酮中形成的以乙基纤维素为壳，聚苯乙烯为核的核-壳结构的微球。通过动态激光光散射研究了接枝共聚物胶束的流体力学半径。随接枝共聚物的浓度增加，形成的胶束尺寸增大，分布更均匀，形状更规则。
通过原子力显微镜观察了乙基纤维素接枝聚苯乙烯从溶液成膜的微观形貌。溶剂的性质影响了接枝共聚物成膜的微观形貌。当溶剂挥发速度很快时，由于主链和支链收缩速率不同，会在膜上形成纳米级的通孔。当溶剂挥发速度较慢时，接枝共聚物分子在膜表面平行排列，形成规整的图案。