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纖維素在咪唑基雙鹽離子液體中的溶解

2024-08-13 13:47:52 sh默尼 21

纖維素廉價(jià)、無(wú)毒、可再生,是地球上最豐富的可以從植物中提取的聚合物。然而,纖維素龐大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)和組織有序的結(jié)構(gòu)妨礙了框架中溶劑分子的滲透,使其不溶于水等常見(jiàn)溶劑。為了將纖維素應(yīng)用于實(shí)際,有必要將其轉(zhuǎn)化為水溶性衍生物。


近年來(lái),離子液體(ILs)被用作纖維素溶解和衍生化的介質(zhì)。ILs具有化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、蒸氣壓可忽略不計(jì)等特點(diǎn),可以直接溶解纖維素而不改變其結(jié)構(gòu)。

目前,已有研究報(bào)道纖維素可以有效溶解在1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([C4mim]Cl)中,其原因是來(lái)自纖維素-OH的質(zhì)子和ILCl離子之間可以形成廣泛的氫鍵。

通過(guò)改變IL的陰離子種類(lèi)、烷基鏈長(zhǎng)度和陽(yáng)離子結(jié)構(gòu),可以調(diào)節(jié)IL的性質(zhì)。陰離子和陽(yáng)離子種類(lèi)的變化對(duì)離子動(dòng)力學(xué)有顯著影響,特別是對(duì)室溫離子的“離子性”有顯著影響。離子性的修飾直接影響到IL的氫鍵能力,烷基鏈長(zhǎng)度的變化也會(huì)影響IL的特性,而烷基鏈長(zhǎng)度的變化又會(huì)改變IL各組分之間相互作用的類(lèi)型。IL體系中的相互作用由離子和離子、聚集體和團(tuán)簇之間的靜電力的協(xié)同相互作用控制。這些相互作用會(huì)改變IL的粘度,從而影響纖維素的溶解速率。

基于以上考慮,達(dá)卡大學(xué)Md. Abu Bin Hasan Susan團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)雙鹽離子液體(DSILs)的概念來(lái)修飾和操縱IL介質(zhì),從而最大限度地減少單一IL的限制。選用商業(yè)纖維素(CC)粉、黃麻硫酸鹽漿(KP)和預(yù)水解黃麻硫酸鹽漿(PHKP)作為纖維素來(lái)源,進(jìn)行溶解實(shí)驗(yàn)。溶解的纖維素通過(guò)控制加入抗溶劑(水)進(jìn)行再生。

  該研究對(duì)纖維素在雙鹽離子液體(DSILs)中的溶解進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并與單組分離子液體(ILs)中的溶解進(jìn)行了比較。證明了DSILsILs體系上顯示出更高的纖維素溶解度,并且具有作為化學(xué)方法處理纖維素的潛力。

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