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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 24

纖維素廉價、無毒、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絡和組織有序的結構妨礙了框架中溶劑分子的滲透,使其不溶于水等常見溶劑。為了將纖維素應用于實際,有必要將其轉化為水溶性衍生物。


近年來,離子液體(ILs)被用作纖維素溶解和衍生化的介質。ILs具有化學穩定性、熱穩定性、蒸氣壓可忽略不計等特點,可以直接溶解纖維素而不改變其結構。

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

通過改變IL的陰離子種類、烷基鏈長度和陽離子結構,可以調節IL的性質。陰離子和陽離子種類的變化對離子動力學有顯著影響,特別是對室溫離子的“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,烷基鏈長度的變化也會影響IL的特性,而烷基鏈長度的變化又會改變IL各組分之間相互作用的類型。IL體系中的相互作用由離子和離子、聚集體和團簇之間的靜電力的協同相互作用控制。這些相互作用會改變IL的粘度,從而影響纖維素的溶解速率。

基于以上考慮,達卡大學Md. Abu Bin Hasan Susan團隊提出了通過雙鹽離子液體(DSILs)的概念來修飾和操縱IL介質,從而最大限度地減少單一IL的限制。選用商業纖維素(CC)粉、黃麻硫酸鹽漿(KP)和預水解黃麻硫酸鹽漿(PHKP)作為纖維素來源,進行溶解實驗。溶解的纖維素通過控制加入抗溶劑(水)進行再生。

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

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