Исследование процесса бензилирования древесины осины

• Автор: Катраков, Игорь Борисович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Влияние ультраструктуры клеточной стенки
на реакционную способность древесины и ее компонентов
при химической обработке
1.2 Реакционная способность гидроксильных групп основных компонентов древесного комплекса в реакции О-алкилирования
1.3 Способы предобработки древесины
1.3.1 Превращение древесины и ее компонентов
в процессе взаимодействия с водными растворами щелочей
1.3.2 Механические методы предобработки
1.3.3 Сочетание различных методов предобработки
1.4 О-Алкилирование древесины
1.4.1 Бензилирование целлюлозы
1.4.2 Бензилирование гемицеллюлоз
1.4.3 Бензилирование лигнина
1.4.4 Бензилирование древесины
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Подготовка и очистка химических реагентов
2.2 Выделение компонентов древесины осины
2.3 Подготовка образцов целлюлозы и древесины осины
для бензилирования
2.4 Методика бензилирования древесины осины и ее компонентов
.2.5 Бензилирование с использованием
механохимической активации
2.6 Очистка продуктов бензилирования
2.7 Исследование продуктов бензилирования
2.7.1 РЕК- и ЯМР-спектроскопические исследования
2.7.2 Термический и термомеханический анализ, термомеханический метод масс-спектрометрии
2.7.3 Рентгенодифракционный анализ
2.7.4 Электронная микроскопия
2.7.5 Определение содержания бензильных групп модифицированным методом Цейзеля
2.7.6 Определение растворимости продуктов бензилирования
2.8 Выделение компонентов из бензилированной древесины
2.9 Получение плитных материалов на основе связующего бензилдревесины
2.10 Изучение физико-механических свойств плитных материалов
2.11 Обработка результатов экспериментов
ГЛАВА III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Оценка реакционной способности при бензилировании
древесины осины и ее компонентов
3.1.1 Влияние условий на бензилирование древесины осины
3.1.2 Изучение кинетики бензилирования древесины осины
3.1.3 Исследование продуктов бензилирования древесины осины методами ЙК- и ЯМР-спектроскопии
3.2 Изучение бензилирования основных компонентов древесины
3.2.1 Бензилирование целлюлозы
3.2.2 Превращения гемицеллюлоз в процессе бензилирования
3.2.3 Исследование бензилирования холоцеллюлозы
3.2.4 Превращения лигнина при бензилировании древесины осины
3.3 Исследование продуктов бензилирования основных
компонентов древесины методами ИК- и ЯМР-спектроскопии
. 3.4 Превращения древесины осины в процессе бензилирования
3.5 Исследование процесса и состава продуктов бензилирования древесины с использованием механохимической предобработки
3.6 Свойства продуктов бензилирования
3.7 Бензилированная древесина - связующее при изготовлении
плитных материалов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Одно из основных направлений развития современной химии высокомолекулярных соединений - это химическая модификация полимеров с целью придания им заранее заданных свойств. Решение этой проблемы для природных растительных полимеров особенно актуально в настоящее время, когда запасы невоспроизводимого сырья (нефти, природного газа и каменного угля) постоянно снижаются.
В условиях возрастающего дефицита сырья и в рамках защиты окружающей среды перед исследователями ставится задача комплексного и рационального использования древесного сырья и полного использования древесных отходов.
Получение модифицированных материалов на основе лигноуглеводного сырья, обладающих ценными свойствами, значительно повышающими эффективность их использования в различных отраслях народного хозяйства, невозможно без разработки и создания принципиально новых методов химических превращений лигноуглеводных материалов и направленного изменения их состава и свойств.
Проблема комплексного безотходного использования древесины с целью получения из нее продуктов, способных частично заменить аналогичные производные, полученные из целлюлозы, предназначенной для химической переработки, является одной из важных в настоящее время. Одним из термопластичных и широко используемых эфиров в первой половине XX века является бензилированная целлюлоза. Первое упоминание о синтезе бензили-рованной целлюлозы датируется 1920 годом. Она нашла свое применение в качестве пластических масс, лаков и пленок. С развитием промышленности интерес к бензилцеллюлозе постепенно начал исчезать. С 50-х годов в Англии и США она уже не производится в промышленном масштабе, а в Герма-нии она находила лишь частичное применение. Низкие термопластичность и

В последующем модифицирование целлюлозы было усовершенствовано по нескольким направлениям.
Накашима Т. [48, 49] в 1928 году разработал и применил метод одноступенчатого процесса бензилирования в присутствии концентрированных растворов щелочей (30-50% растворы NaOH), позволяющий получить диэфиры. В этом же направлении продолжили исследования Никитин H.H. и Авидон М.А. [48-51]. Большой объем работ проведен в 30-40-х годах в Институте Пластмасс Ушаковым С.Н. с сотрудниками [52-54] и написан обзор работ по синтезу бензилцеллюлозы, осуществленных до 1940 года [48].
Метод двухступенчатого бензилирования, описанный в работах [48-50], был применен Окада X. для достижения более высокой степени замещения. На первой ступени он мерсеризовал целлюлозу 17,5% раствором щелочи с последующим добавлением небольшого количества хлорбензила и при температуре 100°С в течение 2-3 ч проводил синтез. На второй ступени автор применял 50% раствор NaOH и избыток (3-4 кратное весовое количество) хлористого бензила. Практика показала, что этот процесс являлся наиболее целесообразным [55].
Третий способ получения высокозамещенных эфиров целлюлозы предложил Минее К. [49] и Брандт Д. [49, 50]. В своем исследовании они поддерживали постоянную концентрацию щелочи (около 22%) в процессе бензилирования путем добавления через некоторые промежутки времени определенных порций твердой щелочи. По данным Гончарова С.Б. [55], который, кроме этого, применил и отгонку воды из реакционной среды, этот вариант проведения синтеза являлся наиболее оптимальным.
Процесс бензилирования целлюлозы, имея много общего с процессами синтеза других простых эфиров, полученных действием галоидалкилов на алкалицеллюлозу, в то же время характеризуется рядом особенностей:
1. Предобработка растворами щелочей оказывает значительное влияние на степень замещения (СЗ) конечного продукта. Для получения высокозаме-