纤维素在离子液体中的溶解性能及机理研究进展

综述了纤维素在离子液体中的溶解性能和机理的研究进展,总结了纤维素在离子液体中发生溶胀、溶解的物化特性;指出纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,溶解温度、溶解时间、加热方式、离子液体结构及是否含水等均可影响纤维素的溶解性能;分析了离子液体体系中纤维素应用方面存在的问题,即用于溶解纤维素的离子液体种类有限,溶解机理尚无成熟和完整的理论模型,有待于进一步研究.     

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.     

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的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。     

离子液体对锯末中纤维素的溶解及再生研究

探讨了离子液体1-(4-磺酸基丁基)-3-甲基咪唑的硫酸氢盐(IL-1)作为催化剂,金属氯化物作为助催化剂时纤维素的水解,利用离子液体IL-1对杨木锯末中纤维素的直接溶解并再生,考察了温度、碱性溶液的浓度以及溶解时间对溶解率的影响,通过傅里叶红外光谱FT-IR、X-射线衍射仪及热失重对处理前后锯末、再生纤维素的结构、结晶性及热性能进行了研究.结果表明,温度为90℃,NaOH质量分数为6%,溶解时间为2 h时,离子液体对杨木锯末具有最佳的溶解性,溶解率可达45%左右.离子液体主要溶解杨木锯末中的纤维素,且为非衍生化的直接溶解,再生后的纤维素结晶形态由纤维素I变为II,热稳定性能有所降低.     

纤维素在新型绿色溶剂离子液体中的溶解及其应用*

近年来,离子液体作为一种极具应用前景的绿色溶剂受到越来越多的关注。纤维素是自然界中含量最丰富的可再生资源,必将成为未来最重要的工业原料之一。离子液体在纤维素化学领域的应用遵循了绿色化学中开发环境友好溶剂和利用生物可再生资源为原料这两个基本原则,大大拓展了纤维素的工业应用前景,为纤维素资源的绿色应用提供了一个崭新的平台。本文对纤维素在离子液体中溶解的研究进展及其在制备再生纤维素材料、纤维素衍生物及生物乙醇等方面的应用进行了综述。纤维素大分子的降解机理及其控制途径、纤维素晶态结构变化规律及其调控途径、纤维素与固体反应试剂的均相衍生化体系的建立及提高衍生化效率的途径等基础问题仍需要进一步深入研究。     

离子液体在纤维素研究中的应用

离子液体是一种新型的绿色溶剂,纤维素是一种可再生的生物资源,作为非衍生化纤维素溶剂,离子液体在纤维素研究中呈现出了良好的发展态势。本文综述了纤维素在离子液体溶解、再生、衍生化反应及其在生物酶催化等方面的一些研究成果。     

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。     

室温离子液体溶解和分离木质纤维素*

作为世界上最丰富的生物质资源,木质纤维素是生产清洁能源和精细化工品的天然原料。室温离子液体是近年来出现的一类绿色材料,对溶解和分离木质纤维素具有广阔的应用前景。本文在介绍木质素、纤维素、半纤维素和相关室温离子液体的组成与结构的基础上,综述了室温离子液体在溶解、分离木质纤维素方面的研究进展。根据目前所报道的研究结果,总结了不同离子液体对木质素、纤维素、半纤维素的溶解作用以及对木质纤维素的分离性能,分析了离子液体的结构与其溶解性能的关系,讨论了可能的溶解机理。最后提出了这一领域存在的问题,并对其未来的发展作了展望。     

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的制备及用于纤维素溶解纺丝的研究进展

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM3Ac）可以溶解天然高分子等许多聚合物,尤其对于纤维素具有较强的溶解能力,且溶解过程基本不造成纤维素降解,故可以作为纤维素的有效溶剂,用于纤维素的溶解加工。与其它溶剂相比,[EMIM]Ac具有使用安全、不污染环境、易回收循环利用等优势,故在纤维素溶解、纺丝方面具有广阔的应...     

以离子液体为介质的纤维素加工与功能化

纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子,被认为是未来世界能源与化工的主要原料.但由于分子链间存在丰富氢键网络以及高度结晶的聚集态结构特点,天然纤维素不熔化、难溶解,造成纤维素的加工极其困难,纤维素材料的传统生产工艺复杂且污染严重,极大限制了纤维素材料的广泛应用.近年来,人们发现一些特定结构的离子液体能够高效溶解纤维素,为纤维素的加工和功能化提供了新的多用途平台.本文从"溶解纤维素的离子液体、纤维素溶解机理与溶液性质、以离子液体制备再生纤维素材料和以离子液体为介质合成纤维素衍生物"4个方面详细介绍了本课题组在此领域的研究进展.     

Dissolution of Cellulose and Lignin with Biobased Ionic Liquids

Journal of Solution Chemistry - Choline-based ionic liquids, involving various alkyl chains lengths and carboxylates derived from biobased acids, have been synthetized with high yields through a...     

Trimethylsilylation of Cellulose in Ionic Liquids

Trimethylsilylation of cellulose in different 1,3‐dialkylimidazolium ionic liquids (IL) with hexamethyldisilazane (HMDS) as a silylating agent was investigated. Trimethylsilyl (TMSi) cellulose with a degree of substitution (DS) greater than 1 is insoluble in the IL. The maximum DS obtained depends on the nature of the anion. Carboxylate and diethylphosphate counterions gave better results than chloride or thiocyanate, which corresponds to the solubility of HMDS in the IL. Controlled silylation with stoichiometric amounts of HMDS was feasible in imidazolium carboxylates and diethylphosphate. Analysis of the substitution pattern of the silyl groups in the anhydroglucose unit (AGU) by methylation analysis gave a more homogeneous distribution under (initially) homogeneous conditions (fewer unsubstituted AGUs, fewer trisubstituted AGUs) compared to TMSi cellulose obtained in liquid ammonia.

     

Functional Cellulose Materials Fabricated by Using Ionic Liquids as the Solvent

Cellulose is one of the most abundant natural polymers in the nature, which has many attractive advantages, such as renewability,biodegradability, and biocompatibility. However, due to the strong hydrogen bond network and hierarchical structure, cellulose is extremely difficult to be dissolved and processed. More recently, a class of novel eco-friendly solvents, ionic liquids, have been found to be able to efficiently dissolve cellulose, providing a versatile platform for cellulose processing an...