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。     

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…     

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.     

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。     

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.     

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。     

离子液体中的纤维素溶解、再生及材料制备研究进展

近年来,离子液体作为一类新型的环境友好介质和软功能材料受到了广泛的关注,并被广泛应用于有机合成、催化、电化学、分离分析等领域.其中,离子液体中的纤维素化学是当前离子液体研究的热点领域之一,离子液体的出现也为纤维素化学的进一步发展提供了广阔的空间.离子液体以其低熔点、高稳定性、低蒸汽压、溶解性能可调节等优异的理化性能已被证实为纤维素的有效溶剂,被广泛用于纤维素的溶解、再生及应用研究.综述了离子液体中纤维素的溶解行为,包括纤维素溶解度的影响因素、纤维素在离子液体中的溶解过程、纤维素的溶解及再生机理等,以及离子液体中基于纤维素的新型材料制备研究进展,并对离子液体中纤维素研究存在的问题和未来的发展方向进行了总结和展望.     

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.     

聚苯胺在离子液体/水体系中的微乳液法合成

通过乳化剂OP-10的乳化作用,将油相为溶有苯胺单体的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim]PF6)离子液体与水形成了水包油型微乳液.利用该微乳液制备了纳米粒径的导电聚苯胺颗粒.红外光谱和能量散射谱分析结果表明,离子液体负离子已掺杂进入聚苯胺分子链,所得聚苯胺颗粒热稳定性和电化学稳定性好,且具有良好的充放电性能.     

壳聚糖在4种咪唑型离子液体中溶解性的研究

研究、比较了壳聚糖在4种咪唑型离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([ BMIM] Ac)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM] Ac)和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM] Cl)中的溶解性,提出了可能的溶解机理,并利用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA...     

氰乙基纤维素溶致性液晶折射率的研究

本文用折射率法研究了氰乙基纤维素在二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中形成溶致性液晶的过程,测定了临界浓度C_1~*和C_2~*。对用该方法研究高聚物液晶溶液的有效性以及折射率与其浓度和溶液结构的关系进行了探讨。讨论了各种情况下的n—C曲线。     

室温离子液体的研究进展

对室温离子液体的制备及性能的研究进展进行了评述。室温离子液体的阳离子多为有机含氮杂环阳离子，阴离子通常为体积较大的无机阴离子。室温离子液体用作溶剂，具有液态温度范围宽、溶解能力强、蒸气压低、粘度高、电化学窗口宽等特点，在有机合成、电化学、无机物溶液化学方面具有广阔的应用前景。     

含咪唑离子盐的环辛烯在离子液体中开环易位聚合微观研究

用核磁共振方法研究了带电荷的环辛烯单体在离子液体和CDCl3中开环易位聚合反应的微观特征,根据单体在化学位移δ=5.66~5.58处双键氢积分峰面积的减少和聚合物主链上不饱和双键氢移至高场δ=5.38~5.39处峰面积积分的增加来表征聚合反应的情况.检测和记录了单体在有离子液体参与的条件下均相聚合反应和在CDCl3中的异相聚合反应过程,根据在不同反应体系中Grubbs第二代崔化剂中与Ru相连的苯亚甲基上氢在核磁图谱上δ=19.2处的峰型变化,探讨在两种介质中的不同聚合行为.研究表明,该单体在离子液体介质中的均相聚合有可控聚合的微观特点,并通过ln[M]0/[M]与反应时间的关系曲线,证实了反应的活性特征.     

氰乙基纤维素溶致性液晶的研究

氰乙基纤维素在二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈以及丙酮等溶剂中可以形成溶致性液晶。随浓度增加,溶液从各向同性状态经两相共存态转变成为完全的液晶态。升高温度到T_c,液晶相消失;降低温度到T′_c,液晶相再生成。T_c总大于T′_c。而且,浓度越高,过冷温度△T=T_c—T′_c越小。在各向同性,两相共存或完全的液晶状态,溶液平均折射率和消光度均与浓度呈线性关系。但在两相间相互转变时,即在C_1~*和C_2~*处,n-C和 A-C 曲线上出现转折点。高聚物与溶剂的相互作用参数X_(12)愈小,临界浓度C_1~*愈小。把描述大分子链柔顺性的参数f与X_(12)联系起来,可用 1956年 Flory的理论定性地解释溶剂对高聚物溶致性液晶形成的影响。     

离子液体再生纤维素水凝胶的形成机理及其在凝胶电泳中的应用

以离子液体为溶剂,将天然纤维素溶解后,以水作为溶剂浴可再生出一种新型纤维素水凝胶.元素分析和红外光谱测试结果表明得到的纤维素水凝胶中只含有纤维素和水.纤维素水凝胶具有很高的透明度,2mm厚的水凝胶在650 nm处的透光率可以达到80%.应力应变试验结果表明纤维素水凝胶具有可接受的力学强度,能满足一般的应用要求.凝胶电泳的初步实验结果表明纤维素水凝胶可用做凝胶电泳支持物,可成功分离染料甚至蛋白质等目标分子.讨论了再生纤维素水凝胶的形成机理.多种溶剂均可制备相应的纤维素凝胶.研究发现,溶剂的性质将决定相应的纤维素凝胶是否可以形成.如果溶剂分子能够与离子液体混溶,而且溶剂分子中含有活泼氢,则该溶剂将可能在溶剂/纤维素体系中通过氢键构筑出三维网络结构,从而有助于该溶剂纤维素凝胶的形成.     

乙基醋酸纤维素溶致性液晶的研究

乙基醋酸纤维素溶于三氟乙酸、二氯乙酸、醋酸中.在浓度大于临界浓度时,形成胆甾型液晶态.溶液随浓度的增加,从各向同性态经两相共存转变成液晶态.在加热液晶溶液时,溶液转变成各向同性态.降低温度,液晶相再生成.在形成液晶过程中,存在过冷现象.在一定的条件下,液晶相以球状的形式存在.溶液的双折射△n在两相共存与完全液晶态间相互转变时会发生较大变化.乙基醋酸纤维素大分子链的刚性随有机酸溶剂体系的酸强度的增大而增大,使临界浓度C_1~*随溶剂酸强度的增大而减小.     

甲基氰乙基纤维素溶致性液晶的研究

甲基氰乙基纤维素在二氯乙酸(DOA)中能形成溶致性液晶。本文利用FTIR仪、阿贝折射仪以及偏光显微镜等手段,研究了该液晶溶液相转变过程中分子间的相互作用,折光行为,以及液晶相织构等的变化。发现相转变时分子间的相互作用发生大的变化。液晶相由许多小的取向区域组成,各小取向区域的取向程度和方向不同,随着浓度的提高,液晶内的有序程度逐渐提高,各小取向区域的取向方向逐渐趋于一致,总的取向度随之升高。