纤维素溶解现状研究
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纤维素溶解机理和过程的研究
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纤维素溶解机制与过程小结
纤维素溶解机制能够将木质素、纤维素等含有木质素的木质素聚合物,利用微生物发酵、水析出反应、硝化氧化等机理,将木质素溶解成单聚糖类碳水化合物,所以也可以称作木质素溶解转化。
从而解决了以往纤维素仅能经过破碎和粉碎后作为添加剂来使用的瓶颈问题,可以提高生物利用率,提高纤维素进入细胞,实现纤维素全面利用,为获得更高回报创造更多机会。
在纤维素溶解的具体过程中,首先需要先经过纤维素的粉碎,细小的颗粒易于溶解,提高了有效成分的利用率。
其次,可以通过调节pH值或增加酸性、碱性及离子质量等溶解试剂,从而改变纤维素溶解过程最终的结果。
此外,在溶解过程中还可以通过添加额外的微生物活性成分,以帮助细胞继续消化碳水化合物,加快纤维素的消化,从而获得更多的碳水化物,从而提高溶解效率。
综上所述,纤维素溶解机制是一种有效解决纤维素的利用率的方法。
通过调节纤维素的粉碎、pH值、溶解试剂及加入微生物等,可以大大提高纤维素的溶解效率,实现有效利用。
·论文与综述·纤维素溶剂及其溶解性能和特点王 晨,刘文波*(东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150040)[摘 要] 纤维素是自然界最丰富的可再生资源,具有环境友好、可生物降解等优势,其应用前景十分广阔。
但由于其特殊的晶体结构,导致其很难溶解于普通的溶剂体系中,从而阻碍了纤维素材料的开发和应用。
本文按照传统溶剂和新型溶剂两种类型介绍了纤维素的溶剂体系,并对其溶解机理、溶解性能和特点作了简单介绍,并展望了纤维素溶剂的发展趋势。
[关键词] 纤维素;溶剂体系;溶解收稿日期:2018-05-09基金项目:东北林业大学材料学院大学生创新项目作者简介:王晨,男,东北林业大学轻化工程专业14级本科生。
通信作者:刘文波,教授,主要从事纤维功能材料、造纸工程及其精细化学品研究工作。
纤维素是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子化合物,是构成植物细胞壁的基础物质。
每年植物通过光合作用产生数千亿吨的纤维素,可以说纤维素是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。
近年来,随着不可再生资源的过度开采和日益紧张,人们将目光重新集中到可再生资源的研究和开发上来,纤维素的研究也越来越被重视。
天然纤维素结晶度高,纤维素结构规整,具有致密的晶体结构,大量的羟基被封闭,使得反应试剂难以与纤维素反应,限制了纤维素的应用。
因此研究者们一直不断地探索和研究纤维素溶剂,也出现诸多溶剂或溶解体系,纤维素溶解后可以再生,再生纤维素具有低结晶度,可及度高等特点,易于进行各种化学反应和改性,制备高性能和功能性纤维素材料,从而扩大了纤维素的应用范围。
因此,研究纤维素有效的溶剂体系,增加纤维素的可塑性与可及性,是十分必要的[1]。
综观国内外研究现状,溶解纤维素的方式可以分为两种:一种是溶剂体系与纤维素发生化学反应,生成了容易溶解的纤维素衍生物;另一种就是直接溶解,即溶剂不与纤维素发生反应,没有生成其他物质而直接将纤维素溶解[2]。
纤维素在[BmimCl]离子液体及其溶液中的溶解一、实验原理纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是植物细胞壁的主要成分,它是地球上最丰富的天然生物质资源,广泛存在于棉花、甘蔗、木材等大多数的植物中,同时也是一种重要的工业原料,可以用于造纸、塑料、建材及医药等方面。
由于其再生速度比化石燃料快,具有可再生、含硫量低、二氧化碳零净排放等特点,被誉为是替代化石能源、解决能源危机的一种可行方案。
但是常温下,由于纤维素分子内存在大量复杂的氢键,纤维素既不溶于水,又不溶于一般的有机溶剂,如酒精、乙醚、丙酮、苯等,它也不溶于稀碱溶液中。
这成为纤维素转化利用中的最大局限之一。
近年来发展了几类纤维素溶剂体系,存在溶解能力不强、不稳定、有一定毒性、不易回收、价格昂贵等缺点。
因此,新型纤维素溶剂的开发显得尤为重要。
离子液体(Ionic Liquids, ILs)是近几十年来在“绿色化学”的框架下发展起来的全新的介质和“软”功能材料,它是指在室温下或<100 °C 温度条件下呈现液态的、基本由阴阳离子所组成的盐,也称为低温熔融盐。
与传统的有机溶剂相比,离子液体具有许多卓越的性质:(1)液体状态温度范围宽,且具有良好的物理和化学稳定性;(2)蒸汽压极低,不易挥发;(3) 电化学稳定性高,电化学窗口较宽;(4)对大量的无机和有机物质都表现出良好的溶解能力,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应溶剂或催化活性载体;(5)具有较强的极性可调性和结构可设计性等。
这使得离子液体在催化、合成、分离、电化学、纳米材料、分子自组装、CO2或SO2捕集、生物质转化利用等方面表现出优良的应用性能,因而离子液体被誉为可替代传统有机溶剂的新型绿色溶剂,成为世界各国学术界和化工界的一大研究热点。
而离子液体这些优异的理化特性使之有可能成为优良的纤维素溶剂。
本实验选取了一种经典的离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑氯(BmimCl)为研究对象,探究其对微晶纤维素的溶解性能,同时考量并分析助溶剂水和DMSO的存在对溶解性能的影响。
羟丙甲纤维素溶解度总结
按照工艺技术部2014年的工作计划,要在4月份试生产莫西沙星片,所以最近起草了莫西沙星片工艺规程草案,在起草的过程中结合最近在读的QbD的资料,有许多问题萦绕在脑海中,现就对莫西沙星片工艺规程中粘合剂羟丙甲纤维素能否在乙醇和水中完全溶解,来进行实验研究,实验如下:
1、按小于处方量(批量:一万片)10倍的量称取HPMC K4M3.3g,倒入烧杯中,
然后分别称取52.8g95%乙醇和9.9g水,倒入装有HPMC K4M的烧杯中,搅拌10分钟,静置过夜。
图1.
发现:HPMC K4M不能完全溶解在80%乙醇中。
2、取3个烧杯分别编号为1、2、3,然后在1和2中各加入11g HPMC K4M,
在3中加3.3g HPMC E5。
在1号烧杯中加入209g90℃的热水;2号烧杯中加入209g 95%乙醇;3号先加入52.8g95%乙醇。
各搅拌30min后,3号烧杯中加入9.9g温水,静置两小时。
图2(从右边数依次为1、2、3)
发现:3号烧杯能够完全溶解,1和2号烧杯不能完全溶解且1号烧杯加入热水后出现粘稠状。
3、取2个烧杯分别编号为1和2,在1号中加入11g HPMC E5,2号中加入
11gHPMC K4M.。
然后在1和2中各加入176g95%乙醇,搅拌30min后,再在各烧杯中加入33g冷水。
搅拌30分钟,其结果去下:
图3(左边为1号烧杯)
发现:1号烧杯能完全溶解。
根据以上3个实验得结论为:莫西沙星片工艺规程草案中HPMC E5能够溶解于80%的乙醇溶液中;不同浓度的羟丙甲纤维素它的溶解度不同。
THEORIES AND RESEARCH理论与研究碱液体系溶解纤维素行为研究郭欢(青岛大学化学化工学院,山东青岛266071)摘要:采用低温氢氧化钠-尿素-硫尿水溶液体系溶解木质纤维素,研究纤维素在高温高压下不同保温时间对纤维素在碱液中溶解度的影响,并测定纤维素的聚合度。
结果发现,高温高压反应在一定程度上降低了纤维素聚合度,提高溶解度,经过高温高压处理,不添加表面活性剂,反应时间lh,纤维素的溶解效果最好。
关键词:纤维素;氢氧化钠-尿素-硫尿水溶液;溶解;聚合度中图分类号:TQ352文献标识码:A文章编号:)67)--602(2020)17-0100-02纤维素资源丰富,具有来源广泛、可再生、成本低等优点。
已逐渐成为绿色能源的研究热点:纤维素链分子较长,结晶度高,聚合度大,不溶于水,难溶于大多数有机溶剂叽导致纤维素的利用率低,造成资源的浪费。
张俐娜院士团队开发出低温溶解纤维素体系,在-5'〜12*,氧化钠-尿素-硫尿水溶液可溶解纤维素,碱溶液中的氢氧根与木质素中醴键反应、半纤维素与木质素之间的酯键反应可使纤维素中素被大部分降解,部分纤维素被溶解,纤维素结晶度下降,纤维素表面变得更加疏松,纤维素被溶解得到稳定的溶液。
氢氧化钠-尿素-硫尿水溶液体系成本低,操作简单,可回收再利用,是环境友好型有机溶剂叫本文以木质纤维素为反应原料,探讨高温高压反应时间对纤维素溶解及聚合度的影响。
1材料与方法1.1试剂氧化钠尿素硫,,溶液1.2仪器与设备电子天平(LE204E):梅特勒-托利多仪器上海有限公司;万能粉 碎机(FW1000):江阴市保利科研器械有机(QHJ756B):常州市新析仪器有限公司;循环水式多样真空泵(SHZ-D有限公司;集热式恒温加热拌器(DF-101S):河南省予华仪器有限公司;台式高速离心机(H3-18K):湖南可成仪器设备有限公司;电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9070):巩义市有限责任公司;数控超声清洗KQ5200DE);乌氏粘度计(SQB81834):北京恒瑞天创机电设备有限公司;移液管、烧杯等。
纤维素水解研究综述1.1生物质的转化与利用生物质是指一切直接或间接利用植物光合作用形成的有机物质。
包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。
从能源的角度,生物质的能量来源于太阳能,是太阳能的一种储存形式;从资源的角度,生物质是地球上唯一可再生的碳资源。
在人类漫长的历史长河中,生物质扮演了重要的角色,它不仅是人类赖以生存的食物来源,而且为人类发展提供了必需的物质基础,包括:织物、建材、纸张、酒精、木炭等材料和燃料。
直到今天,生物质仍然是一些发展中国家的主要能源和材料来源,而一些发达国家也将生物质作为重要的能源补充,例如:在瑞典和芬兰生物质占到其总能源消费的17.5%和20.4%。
进入工业革命以后,随着煤炭、石油和天然气开采和利用技术的成熟,化石资源逐渐取代生物质,成为了人类社会发展所依赖的原料基础,极大地促进了人类社会的进步。
19世纪中期,美国90%的燃料供给来自于生物质,而到19世纪末20世纪初,这一局面彻底改变了,化石资源占据了绝对主导地位。
另一方面,化石资源的肆意开采和大量使用不仅造成了化石资源的短缺,更加剧了生态环境的日益恶化。
人类在享受社会进步成果的同时也在承受着工业文明的“后遗症”。
进入二十一世纪,资源的枯竭和环境的恶化迫使人类重新回到可持续的发展道路上,并且将目光重新投向曾经赖以生存和发展的生物质资源。
然而原始的粗放式的生物质利用方式已经无法满足当前人类发展的需求,我们必须以现有的生物质资源为研究对象,借鉴化石资源利用的成功经验,提出生物质综合利用的可行性路线,发展新型高效的生物质利用技术,从而实现生物质替代化石资源促进人与自然和谐发展的美好愿景。
1.1.1生物燃料简介生物燃料顾名思义就是指由生物质转化得到的燃料,包括:生物乙醇、生物柴油、生物丁醇、生物质热解油、生物质颗粒、木炭、沼气、H2、合成气(CO+H2)以及由合成气制备的甲醇、高级脂肪醇、二甲醚和烷烃等。
按照生物燃料生产原料的来源划分,可以将其分为第一代生物燃料和第二代生物燃料。
纤维素酶对食品纤维素降解的研究食品纤维素作为一种重要的营养成分,对人体健康具有重要意义。
然而,由于人体缺乏纤维素酶,纤维素的消化与吸收一直是一个难题。
因此,研究纤维素酶对食品纤维素的降解机制,对于解决纤维素的利用问题具有重要意义。
首先,让我们来了解一下纤维素和纤维素酶。
纤维素是植物细胞壁的主要成分,通常被分为纤维素A、B、C三种类型。
纤维素是由β-葡萄糖苷键连接的葡萄糖分子组成的高聚物,不溶于水和酸碱溶液。
而纤维素酶则是一种可以降解纤维素的酶类,主要由真菌和细菌产生。
纤维素酶的降解机制主要涉及以下三个方面:纤维素酶的识别与结合、纤维素的降解和纤维素的释放。
首先是纤维素酶的识别与结合。
纤维素酶通过特定的结构域,识别并结合纤维素微晶。
纤维素微晶的结构决定了纤维素酶识别的能力,而纤维素的结晶模式和结晶度也会影响纤维素酶的结合。
接下来是纤维素的降解。
纤维素酶通过切割纤维素链上的β-葡萄糖苷键,将纤维素链断裂成低聚糖或者寡糖。
不同种类的纤维素酶对纤维素链的切割形式有所不同,有的酶只能切割链末端的葡萄糖残基,有的酶则可以切割链中间的葡萄糖残基。
最后是纤维素的释放。
降解后的纤维素产物经过纤维素酶的作用,释放出来并进入消化道。
这些产物可以被微生物进一步降解,也可以通过吸收进入血液循环,提供热量和其他营养。
除了以上的降解机制,纤维素酶对食品纤维素的降解还受到其他因素的影响。
pH值、温度、底物浓度、反应时间等都会影响纤维素酶的降解效果。
此外,纤维素酶的组合使用也可以提高降解效率。
对于食品工业来说,研究纤维素酶对食品纤维素的降解机制具有重要的应用价值。
首先,通过了解纤维素酶的降解机制,可以开发出更加高效的纤维素酶制剂,用于食品添加剂或饲料酶。
其次,针对不同类型的纤维素,可以研发出针对性的降解解决方案,提高食品纤维素的利用率。
总结起来,纤维素酶对食品纤维素的降解机制是一个复杂而重要的研究领域。
纤维素酶通过识别与结合纤维素微晶,降解纤维素链,最终释放降解产物。
纤维素溶解现状研究摘要纤维素是一类重要的天然高分子聚合物,具有广阔的应用前景。
本文综述了纤维素的溶解与再生技术以及纤维素生物质利用技术的新发展。
其中,纤维素的溶解与再生包括传统的NaOH/CS2体系、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶解体系、氢氧化钠/尿素(NaOH/Urea)水溶液溶解体系、氯化锂/二甲基乙酰胺( LiCl/DMAc)溶解体系以及新型的离子液体溶剂法,综述了各体系溶解与再生纤维素的技术要点与优缺点。
关键词:纤维素、溶解、离子液纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源,人类已有长期的应用历史和应用技术,其加工产物在纤维、造纸、膜、涂料、聚合物等方面有广泛的应用。
在各种资源日益短缺的今天,世界各国对环境污染日益关注和重视,充分利用丰富的纤维素资源发展纤维素工业具有深远的意义。
纤维素由多分散的线状葡萄糖高分子链所构成,链间有氢键构成的超分子结构,具有在大多数溶剂中不溶解的特点,因此,开发有效的直接溶解纤维素的溶剂体系是解决难题的关键。
直接溶解纤维素可以最大限度地保留天然纤维素的特性[1,2]。
研究人员一直努力寻找和开发适合的能使其溶解的溶剂体系。
本文对部分纤维素溶解体系及溶解机理作一简单介绍。
1 纤维素溶剂体系的研究现状21世纪,科学与技术已趋向可再生的原料以及环境友好、可持续发展的方法和过程[3]。
美国能源部预计到2020年,来自植物可再生资源的基本化学结构材料要10%以上占领市场,而到2050年要达到50%[4]。
而且,Rogers 教授获得2005年美国总统“绿色化学挑战”奖,主要由于他用离子液体溶解纤维素,并用它制备出纤维素丝、膜和填料珠等,从而推动了纤维素科学与技术发展。
由此表明,纤维素这种地球上最丰富的可再生资源将成为今后重要的化工原料之一,它可用于纺丝、制膜、生产无纺布或制得纤维素衍生物。
然而,纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,限制了其广泛应用。
所以,人们一直在寻找纤维素的新溶剂体系,制备性能优良、无污染的再生纤维。
目前研究较多的新型纤维素的溶剂体系主要有以下几种。
1.1 NaOH/CS2溶剂体系传统的黏胶法是用NaOH/CS2体系作为纤维素的溶剂来生产人造丝。
首先是用木材、棉短绒等纤维素为原料制成浆泊,将其浸于18~25℃、浓度为18%左右的NaOH溶液中1~2h,再压榨到浆泊质量的2.6~2.8倍,生成碱纤维素。
经过老化后使纤维素的聚合度大大降低。
降解后的纤维素再与CS2反应得到纤维素黄原酸酯,该衍生物可溶于强碱中制得黏胶液。
黏胶经熟成、脱泡、过滤后,再经纺丝机从喷丝头的细孔中压入由硫酸、硫酸钠和少量硫酸锌的共同浴中凝固、再生、拉伸成丝。
凝固液中的H2SO4使纤维素黄原酸酯酸化,加入Na2SO4的目的是将高浓度的盐传递入盐浴中,这是黏胶快速凝固的必要条件,而ZnS04可与纤维素黄原酸钠酯交换形成黄原酸锌酯使纤维素分子交联。
一旦黏胶液经硫酸中和及酸化后,纤维素黄原酸酯发生水解还原又生成纤维素,伴随着牵引拉伸快速凝固为再生纤维素纤维,即黏胶纤维。
但是这种传统方法生产黏胶需要使用CS2,会对环境造成较严重的污染,而且黏胶的生产工艺经过化学变化,纤维中含有有害物质。
用这种方法生产再生纤维素在发达国家已经被淘汰。
1.2 N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶解体系N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)是一种脂肪族环状叔胺氧化物,从目前的研究情况看,纤维素新溶剂中真正实现工业化生产且前景可观的只有NMMO溶剂法一种。
NMMO 能很好地溶解纤维素,得到成纤、成膜性能良好的纤维素溶液。
当纤维素浆泊溶解于NMMO溶液中时,纤维素的聚合度会下降[5]。
纤维素在NMMO中的溶解是通过断裂纤维素分子间的氢键而进行的,没有纤维素衍生物生成。
生成纤维素–NMMO络合物。
这种络合作用先是在纤维素的非结晶区内进行,破坏了纤维素大分子间原有的氢键,由于过量的NMMO溶剂存在,络合作用逐渐深入到结晶区内,继而破坏纤维素的聚集态结构,最终使纤维素溶解。
与传统粘胶法相比,NMMO 工艺简化了工艺流程,降低了化学原料使用量和能耗;生产过程完全是物理过程,没有化学反应;所用溶剂NMMO的生化毒性是良性的,不会导致变异,且99.5%~99.7%可回收,不污染环境[6]。
但合成NMMO的条件比较苛刻且造价高,只有当高价的NMMO回收率达到99%以上,在经济上才有可行性。
1.3 氢氧化钠/尿素(NaOH∕Urea)水溶液溶解体系配制质量分数为9%的NaOH与质量分数为6%的Urea水溶液进行溶解,加入定量滤纸,室温时,溶液放置8天纤维素仍未溶解,滤纸由碎片状变为细绒状,说明在室温下大部分纤维素在NaOH∕Urea水溶液中只能溶胀;在0℃下放置12 h,溶液呈半透明状,但明显分为两相,溶液上部有一层清液;在-10、-25、-30℃下放置12 h,所得三种溶液状态相似,体系较均匀。
未得澄清溶液是因为滤纸中含有少量木质素和其它杂质,低温下木质素不能溶于NaOH∕Urea 水溶液中,而且分子量太大的纤维素也有可能不溶解。
由此可见,NaOH∕Urea 水溶液对纤维素的溶解只能在低温下进行,因为温度越低,碱液对纤维素的溶胀作用越大,不但在结晶区之间,而且在结晶区内部也发生溶胀。
纤维素和氢氧化钠进行反应,生成物[C6H7O2(OH)3·NaOH]N 和[C6H7O2(OH)2ONa]N之间可以互相转化。
温度越低,纤维素钠[C6H7O2(OH)2ONa]N 越易电离,所以纤维素在低温下容易溶解。
此外,碱液还可以破坏纤维素分子间氢键,尿素在碱液中可以破坏分子内氢键,所以尿素的加入有利于促进纤维素的溶解[7]。
1.4 氯化锂/二甲基乙酰胺( LiCl/DMAc)溶解体系该体系的研究在近年得到了迅速的发展。
纤维素在LiCl/DMAc中的溶解过程为:先是Li+在DMAc 的羰基和氮原子之间发生络合, 生成(DMAcLi+) 离子,游离出的Cl-与纤维素羟基质子结合,纤维素与DMAc- LiCl 之间形成了强烈的氢键,破坏纤维素晶格中原有的氢键网格,从而使纤维素溶解[8]。
纤维素–LiCl/DMAc 溶液体系具有很好的热稳定性和时间稳定性,溶剂与纤维素分子有较强的相互作用力,分子链相对扩张。
因此,这种溶剂适合用于纤维素的均相反应。
但是使用该溶剂体系溶解纤维素前,必须先对纤维素原料进行活化,而且溶剂中LiCl 价格昂贵、回收困难,溶剂的溶解范围较窄,近年来主要局限在实验室研究[9]。
2 离子液溶解体系离子液最早出现于上个世纪的80年代,由于其没有蒸汽压,具有热稳定性和可调节性,并可以通过适当地调整阳离子和阴离子来改变其极性、疏水性和溶解混合性,人们对离子液产生了越来越浓厚的兴趣,开展了对其各种功效的广泛研究[10]。
离子液与纤维素的溶解则最早开始于2002年美国Swatloski R P等人[11的研究,随后,越来越多的人开始着手这方面的探讨。
室温离子液体作为一种新型的溶剂,之所以被人们广泛地研究和应用,是因为它们具有传统溶剂所没有的特点[12~14]:(1)液体状态温度范围宽,其熔点在-96~300℃,且具有良好的物理和化学稳定性;(2)通常无色无臭,蒸汽压低,不易挥发,消除了有机物质挥发而导致的环境污染问题;(3)对大量的无机和有机物质具有良好的溶解能力,并具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体;(4)具有较大的极性可调控性,可以形成两相或多相体系,适合用作分离溶剂或构成反应分离耦合新体系;(5)电化学稳定性高,具有较高的电导率和较宽的电化学窗口,可用作电化学反应介质和电池溶液;(6)具有可设计性,离子液体性质可以通过调节阴阳离子的种类进行组合,被称之为“绿色可设计溶剂”,理论上可根据需要,设计出满足不同体系需求种类的离子液体;(7)热容量大,比较低的粘度。
由于具有这些特殊性质,离子液体被公认为是继超临界流体和双水相之后的第三种绿色溶剂。
因此离子液体为有机合成提供了一个崭新的反应环境,可以避免使用易挥发有机溶剂所带来的环境污染和对人类的危害,被认为是有机溶剂的理想替代溶剂。
以下介绍纤维素在几种离子液中最新的研究情况。
2.1 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)[BMIM]Cl是最早进行研究的溶解纤维素的离子液。
Swatloski R P等人[11]通过试验发现,在室温下搅拌纤维素与[BMIM]Cl的混合液,纤维素不溶解。
当加热到100~110℃时,纤维素的溶解度最大可以达到10%,但这需要较长的时间。
然而在微波加热下,纤维素的溶解率会明显地改善,可以达到浓度为25%的透明溶液。
但浓度为5%~10%的溶液更容易制备,当浓度大于10%时,溶液是各向异性的,是纤维素的液晶态溶液,这一点对于制造新的高性能材料可能非常有用。
当在溶解了纤维素的离子液中加入水时,纤维素的溶解度会急剧降低;当水含量超过1%时,将不能再溶解纤维素,所以根据这一特性,离子液与纤维素的溶解试验须在隔绝空气的条件下进行[15]。
Swatloski R P等人[11]通过试验观察认为,结合有强氢键接受体的阴离子如Cl-离子的离子液体能够溶解纤维素,而含配位型阴离子如BF-4、PF-6的离子液体则不能溶解纤维素,并认为这可能是在Cl-离子与纤维素分子链上的羟基形成了氢键作用而使纤维素分子间或分子内的氢键作用减弱,从而使纤维素溶解。
此外,正离子侧链上的羟基也可与纤维素的羟基形成氢键,进一步降低了纤维素分子内或分子间氢键作用[16]。
2 .2 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)在[BMIM]Cl的基础上,国内的任强等人[17]通过在离子液体的阳离子结构中引入双键基团而发现[AMIM]Cl同样具有很好的溶解性能。
在同样的溶解条件下,其溶解纤维素的能力要优于饱和烷基取代的甲基眯唑氯代离子液体。
将[AMIM]Cl 与[BMIM]Cl 比较发现,在溶解过程中没有发生纤维素的衍生化反应。
通过聚合度的计算表明,原生纤维素在离子液体溶解过程中会发生一定程度的降解,高温下溶解的时间越长,纤维素降解的程度越大[18]。
同时,分析认为再生纤维素的热分解温度较原生纤维素有所降低,在一定程度上反映了其热稳定性略有降低。
而其中[AMIM]Cl 再生纤维素的分解温度略高于[BMIM]Cl 再生纤维素,这应该归结于分子量的差别。
同时,再生纤维素热分解残留物均较原生纤维素要多,但二者的热分解残留量相近。
同时纤维素再生前后热失重的速率也存在差别。
2.3 氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐([HeMIM]Cl)首先用30% NaOH 处理纤维素进行活化,将加有已定量的离子液体的圆底烧瓶加热至70 ℃,在磁力搅拌下逐渐加入活化的纤维素,当加入的上一份纤维素完全溶解后,再加入下一份,最终,纤维素的溶解度可达到5%~7%。