纤维素在离子液体[AMMor]Cl/[AMIM]Cl混合溶剂中的溶解性能

研究了纤维素在混配离子液体N-甲基-N-烯丙基吗啉氯盐[AMMor]Cl/3-甲基-1-烯丙基咪唑氯盐[AMIM]Cl中的溶解性能, 结果表明, [AMMor]Cl/[AMIM]Cl混配溶剂能有效溶解天然纤维素, 且在相同条件下, 溶解能力要优于离子液体[AMIM]Cl; 随着溶解温度的升高, 溶解时间大大缩短. 利用FTIR, XRD和TGA方法分析了再生纤维素的化学结构和热稳定性, 结果表明, 未经活化的纤维素可直接溶于[AMMor]Cl/[AMIM]Cl而不发生其它衍生化反应, 且天然纤维素在该溶剂体系中纤维素聚合度下降较小.     

氯化1-烯丙基-3-乙基-咪唑盐的合成及其对微晶纤维素的微波溶解

合成了新型离子液体氯化1-烯丙基-3-乙基-咪唑盐([AEIM]Cl), 并采用红外光谱和核磁共振测试技术对其化学结构进行了表征. 研究了微波加热条件下[AEIM]Cl对微晶纤维素(MCC)的溶解性能,考察了NaOH、微波和高压等3种预处理方式对微晶纤维素的结晶度、聚合度及溶解率的影响. 采用FT-IR、XRD、TGA和SEM测试技术分别对溶解后得到的再生纤维素的化学结构、晶型变化、热稳定性及表观形貌进行了分析. 结果表明,[AEIM]Cl是微晶纤维素的直接溶剂. 与原生纤维素相比,当选用15%的NaOH在高压釜中140 ℃条件下处理微晶纤维素时,处理过的纤维素结晶度由92.0%降至49.2%,聚合度由306降至153,溶解率从5.2%提高至28.8%. 溶解过程中纤维素没有发生衍生化反应,溶解后得到的再生纤维素晶型由原来的纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ,且微晶尺寸从4.92 nm降至1.76 nm,热分解温度从246.6 ℃降至183.0 ℃.     

纤维素溶剂研究进展

概述了纤维素溶剂的重要研究进展,主要包括N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)在85℃以上高温可破坏纤维素分子间氢键,导致溶解;氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)在100℃以上可溶解纤维素;1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐([BMIM]Cl)和1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐([AMIM]Cl)离子液体,含强氢键受体Cl-离子,通过它们与纤维素羟基作用而引起溶解.氨基甲酸酯体系则是通过尿素与纤维素在100℃以上反应转变为纤维素氨基甲酸酯,然后再溶解于NaOH水溶液中;氢氧化钠/水体系,只能溶解结晶度和聚合度较低的纤维素;NaOH/尿素、NaOH/硫脲和LiOH/尿素水溶液体系,它们预冷至-5~-12℃后可迅速溶解纤维素.主要是通过低温产生小分子和大分子间新的氢键网络结构,导致纤维素分子内和分子间氢键的破坏而溶解,同时尿素或者硫脲作为包合物客体阻止纤维素分子自聚集使纤维素溶液较稳定.低温溶解技术不仅突破了加热溶解的传统方法,而且可推进化学"绿色化"进程.共引用参考文献50篇.     

微波法合成离子液体[AMIM]Cl及其对纤维素的预处理

利用微波法合成了离子液体1-烯丙基,3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl,并利用合成的离子液体分别对微晶纤维素、麦草秸杆和玉米芯进行预处理,得到了再生纤维素。考察了纤维素在离子液体中的溶解过程,并通过FT-IR、SEM和酶解对其预处理效果进行了表征。结果表明:微波法可以大大减少反应时间,合成的离子液体[AMIM]Cl可以有效降低纤维素的结晶度,增加其表面粗糙度,提高纤维素酶的可及性及底物的利用率。     

三种离子液体的合成及其对棉纤维素溶解性能的比较研究

合成了三种含有羧基或醚基的离子液体, 1-羧甲基-3-乙基咪唑氯化物([CmEIM]Cl)、1-甲氧乙基-3-乙基咪唑氯化物([C2OC1-EIM]Cl)和1-[2-(2-氯乙氧基)乙基]-3-乙基咪唑氯化物([Cl-C2OC2-EIM]Cl), 用FT-IR和1H NMR对它们的化学结构进行了表征. 测定并比较了这三种离子液体对棉纤维素的溶解能力, 并用FT-IR, SEM和XRD研究了溶解前和再生后纤维素的化学结构、形貌及晶体结构的变化. 结果表明, 在三种离子液体中, [C2OC1-EIM]Cl对棉纤维素的溶解性最好. 在溶解过程中, 随着温度的升高, 纤维素在离子液体中的溶解度增加, 但聚合度下降, 特别是在[Cl-C2OC2-EIM]Cl中溶解时, 纤维素的聚合度下降最严重. 研究结果表明, 含羧基的离子液体会由于分子间氢键的缔合作用降低其对纤维素的溶解性. 侧基较大的离子液体对纤维素的溶解性也较差.     

双螺杆挤出机纺制的纤维素纤维

以离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)为溶剂,采用双螺杆挤出机溶解并纺制了较高质量分数的纤维素纤维,测定了纤维素纤维的结构与性能以及纤维中[AMIMCl]残余质量分数,观察了纤维的微观形貌。结果表明:双螺杆挤出机能溶解并纺制较高质量分数的纤维素纤维,可达30%,纤维素纤维晶型由浆粕的Ⅰ型转变为Ⅱ型,纤维结晶度小于纤维素浆粕。成形过程中,纤维中的离子液体难于完全除去,导致纤维素纤维分解温度下降。实验范围内,纤维素质量分数为20%时,纤维断裂强度最高,为0.51cN/dtex。     

羧酸根阴离子型功能化离子液体对纤维素的溶解性能

通过两步法合成了1,3-二甲基咪唑乙酸盐([C₁mim][CH₃COO])和1,3-二甲基咪唑羟基乙酸盐([C₁mim][HOCH₂COO])两种羧酸根阴离子型功能化离子液体。 研究了纤维素在这两种离子液体中的溶解性能。 结果表明,阴离子的结构对纤维素的溶解性能有明显影响,在120 ℃下,两种离子液体对纤维素的溶解度分别为19.7%和21.2%。 通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)以及热重分析(TG)等技术手段对再生纤维素的结构和热稳定性进行表征,表明两种离子液体均为纤维素的直接溶剂,纤维素在溶解及再生过程中晶体结构由I型转变为无定型结构,且热稳定性有所下降。 此外,研究发现溶解温度的提高和溶解时间的延长均会导致再生纤维素聚合度的降低。 所获得的研究结果为纤维素溶剂体系的开发具有指导意义。     

[AEIM]Cl的合成及微波溶解微晶纤维素

以氯丙烯和N-乙基咪唑为原料合成了离子液体氯化1-烯丙基-3-乙基-咪唑盐([AEIM]Cl),利用FT-IR和¹HNMR对其化学结构进行了表征。采用微波加热法溶解微晶纤维素(MCC),考察 [AEIM]Cl对纤维素的溶解性能。研究了NaOH、微波和高压等3种预处理方式对微晶纤维素的相对结晶度、聚合度及溶解率的影响。利用FT-IR、XRD、TGA和SEM分别对溶解后得到的再生纤维素的化学结构、晶型变化、热稳定性及表观形貌进行测试与分析。结果表明,合成的离子液体是目标产物,对微晶纤维素表现出很好的溶解能力,且高温高压条件下15％的NaOH水溶液对微晶纤维素处理后,得到的纤维素相对结晶度最小,聚合度最低,溶解率最高。溶解过程中纤维素没有发生衍生化反应,溶解后得到的再生纤维素的相对结晶度和微晶尺寸变小,热稳定性降低。     

离子液体[BMIM]Cl预处理对微晶纤维素酶解的影响

以微晶纤维素为研究对象, 设计了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(1-butyl-3-methylimidazolium chloride, [BMIM]Cl)预处理微晶纤维素Avicel的实验方法以实现纤维素的高效酶解糖化. 在[BMIM]Cl中Avicel完全溶解, 经水洗沉淀得到再生纤维素, 回收后的离子液体可重复利用. 预处理后底物酶解的可溶性糖转化率在24 h时高达94.65%, 较之同样条件下未经预处理底物的酶解糖转化率(48.57%)有飞跃性提升. 进一步考察了离子液体预处理对纤维素结构及形态的影响, 结果表明: [BMIM]Cl预处理后Avicel氢键减弱; 结晶度明显下降, 结晶型态由纤维素I型转变为纤维素II型; 由规整的平行排布转变为疏松有孔的无序形貌. 正是离子液体预处理引起的纤维素微观与宏观结构性质的显著改变使得再生后纤维素酶解的可溶性糖转化率大幅提高.     

1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体单体与丙烯腈共聚行为的研究

以1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐([AMIM]Cl)作为离子液体单体,偶氮二异丁腈作为引发剂,二甲基亚砜为溶剂,实现了与丙烯腈(AN)在不同反应条件下的自由基共聚合.研究了AN/[AMIM]Cl二元共聚合的动力学,得到了相应的竞聚率数据(rAN=8.11,r[AMIM]Cl=0).用1H-NMR、GPC、DSC、TGA等手段对共聚物进行了表征.通过对AN/[AMIM]Cl二元共聚及AN/IA/[AMIM]Cl三元共聚的研究发现,[AMIM]Cl在与丙烯腈共聚时具有双重作用,一部分离子单体进入到共聚物的分子链中调节其亲水性及可纺性,剩下的大部分留在纺丝液中可显著降低纺丝液的黏度,从而使高分子量高固含量纺丝液的纺制成为可能,有望得到高性能的碳纤维原丝.     

新型功能化离子液体[HeEIM]Cl的合成及其对棉纤维的溶解性能

合成了离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-乙基-咪唑([HeEIM]Cl), 并利用FTIR和1HNMR对其化学结构进行了表征. 考察了NaOH、微波和高压等处理方式对棉纤维的结晶度、聚合度(DP)和溶解率的影响. 研究了不同的溶解温度在微波加热和传统加热条件下对棉纤维的溶解率和再生纤维素的聚合度的影响. 利用FTIR, XRD, TGA和SEM等方法分别对溶解后得到的再生纤维素的化学结构、结晶度变化、热稳定性和表观形貌进行了分析. 结果表明, 合成的离子液体对棉纤维表现出很好的溶解能力, 且在溶解和再生过程中未发生化学变化. 棉纤维在高压条件下经质量分数为30%的NaOH预处理后, 溶解性能最佳. 微波加热法的溶解效果远远优于传统加热法, 且随着温度的升高, 溶解率逐渐增大. 溶解后得到的再生纤维素的结晶度变小, 聚合度下降, 热稳定性降低.     

纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚的制备及性能

分别以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂体系,以微晶纤维素(聚合度为220)和苯甲酰氯(BC)为原料制备纤维素苯甲酸酯(CB).探索了溶剂体系、反应温度和投料比对产物取代度、溶解性和熔融性能的影响.结果表明,以[Amim]Cl为溶剂时,随着反应温度的升高(60~80℃)或体系中苯甲酰氯与葡萄糖单元环(AGU)投料量的增加(3∶1~9∶1),产物的溶解性和熔融性能均提高,取代度也随之升高(0.13~2.98);以[Emim]Ac/DMAc为溶剂时,产物中苯甲酰基的接枝度较低,且共聚物中引入乙酰基不适合制备纤维素-g-苯甲酰氯.初步探讨了在[Amim]Cl中合成纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚(CB-g-E_2C_(16))固-固相变材料的性能,研究结果表明,CB-g-E_2C_(16)相变材料的相变温度为12.7~29.1℃,相变焓为12~24 J/g,在294℃仍能保持热稳定性,为该类纤维素基固-固相变材料的可熔融加工奠定了理论基础.     

Changes in cellulose structure during dissolution in LiCl:N,N-dimethylacetamide and in the alkaline iron tartrate system EWNN

The influence of different solvents on the morphology of cellulose during the dissolution process was studied. Spruce sulfite pulp, cotton linters and hydrolysed cotton linters were treated for a short time with lithium chloride: N,N-dimethylacetamide (LiCl:DMAc) and an alkaline solution of iron sodium tartrate (EWNN), respectively. The changes occurring at the fibre surfaces and within the cell walls were observed by scanning as well as by transmission electron microscopy. The cellulose fibres show significant differences in the dissolution behaviour when comparing the reaction of the two solvents. Using LiCl:DMAc, the cotton linters fibres become lamellar separated and within the spruce sulfite pulp fibres solvent channels appear in the first step with the fibrils becoming separated. In contrast, EWNN has a swelling effect on the surface of the cellulose fibres. Both solvent systems predominantly affect the ends of the fibres and places where the wall structure has been damaged.     

1-烯丙基,3-甲基咪唑室温离子液体的合成及其对纤维素溶解性能的初步研究

随着不可再生资源 (如石油、天然气、煤矿和金属矿藏等 )的急剧耗竭 ,天然高分子的开发与利用日益引起世人的关注 .纤维素作为自然界中最丰富的天然高分子材料 ,其开发与利用一直备受关注[1] .但由于天然纤维素较高的结晶度和分子间和分子内存在大量的氢键 ,使其具有不熔化、在大多数溶剂中不溶解的特点 ,这成为纤维素在应用开发中的最大障碍 .开发有效的纤维素溶剂体系是解决这一难题的关键 .研究较多的纤维素溶剂主要有铜氨溶液、Ｎ 甲基吗啉 Ｎ 氧化物(ＮＭＭＯ)溶剂体系 ,氯化锂 二甲基乙酰胺 (ＬｉＣｌ ＤＭＡＣ)溶剂体系等[2 ] ,而这…     

细菌纤维素在室温离子液体中的溶解性能

研究了细菌纤维素(BC)在绿色溶剂1-烯丙基-3-甲基氯代咪唑室温离子液体中的溶解行为,通过偏光显微镜观察了BC在此离子液体中的溶解过程,热失重(TGA)和红外光谱(FT-IR)测试了再生前后BC的性能,探索了BC在离子液体中溶解、再生的可能性和可行性.结果表明:离子液体是BC的优良溶剂,对BC的溶解属于直接溶解,不发生其他的衍生化反应;再生后BC的热稳定性变好,且离子液体可回收利用.     

Dissolution and regeneration of Bombyx mori silk fibroin using ionic liquids

In this work, the suitability of imidazolium-based ionic liquid solvents is investigated for the dissolution and regeneration of silkworm (Bombyx mori) silk. Within an ionic liquid the anion plays a larger role in dictating the ultimate solubility of the silk. The dissolution of the silk in the ionic liquid is confirmed using wide-angle X-ray scattering. The dissolved silk is also processed into 100 mum-thick, two-dimensional films, and the structure of these films is examined. The rinse solvent, acetonitrile or methanol, has a profound impact on both the topography of the films and the secondary structure of the silk protein. The image depicts a silkworm cocoon dissolved in 1-butyl-3-methylimidazolium chloride and then regenerated as a film with birefringence.     

离子液体溶解纤维素的研究

纤维素是一种可生物降解的天然高分子材料,由于纤维素含有大量的分子间和分子内氢键,导致纤维素难溶于水和一般的有机溶剂。现有的溶剂存在稳定性差,具有毒性,难以回收等缺点,对纤维素的加工、利用造成困难,因此,寻找新型绿色溶剂成为纤维素开发的热点和难点。离子液体是一种新型高效绿色溶剂,在一定条件下可以溶解纤维素、角蛋白等生物大分子,离子液体的出现为纤维素的溶解提供了一种环境友好、可生物降解的溶剂体系,具有广阔的应用前景。本文就不同种类离子液体溶解纤维素的溶解度以及影响溶解度几种因素进行了综述,总结了离子液体与纤维素作用机理以及离子液体的回收方法,为纤维素的加工利用提供了理论依据和工业指导。