Свойства и растворяющая способность ионных жидкостей на основе 3-метилимидазола. Растворы фиброина шелка и целлюлозы в них

• Автор: Трошенкова, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ИОННЫЕ ЖИДКОСТИ КАК НОВЫЙ КЛАСС СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Строение, классификация, история, получение, применение

1.2. Физикохимические свойства ионных жидкостей на основе 3метилимидазола

2. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

2.1. Надмолекулярная структура полимеров.

2.2. Строение и свойства целлюлозы.

2.3. Строение и свойства природного фиброина шелка x i

2.4. Традиционные растворители природных полимеров.

2.5. Растворение природных полимеров в ЫметилморфолинЫоксиде и гексафторизопропаноле

2.6. Ионные жидкости как растворители природных полимеров
3. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДАМИ КВАНТОВОХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ,Н ЯМР СПЕКТРОСКОПИИ ВЫСОКОГО 3II1ИЯ
4.1. Моделирование структуры ионных жидкостей с помощью неэмпирических методов расчета.
4.2. Анализ Н ЯМР спектров растворов хлорида 1бутилЗметилимидазолия
5. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ИХ СМЕСЕЙ С ВОДОЙ
5.1. Взаимодействие ионных жидкостей с водой по данным термогравиметрического анализа и титрационной изотермической калориметрии.
5.2. Изучение взаимодействия ионная жидкость вода с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии
6. МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФИБРОИНА ШЕЛКА С ИОННОЙ
ЖИДКОСТЬЮ.
6.1 .Квантовохимическое моделирование
6.2. Анализ Н ЯМР спектров растворов фиброина в хлориде 1бутил3
метилимидазолия
7. МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РАСТВОРЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ИОННОЙ ЖИДКОСТИ.
7.1.Принципиальный подход к поставленной задаче.
7.2. Индекс рефракции и инкремент индекса рефракции.
7.3. Светорассеяние растворов гидроксипропилцеллюлозы.
7.4. Светорассеяние растворов целлюлозы.
7.5. Целлюлоза и регенерированные целлюлозные образцы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Поэтому целью данной работы является изучение особенностей и механизма межмолекулярных взаимодействий в системах ионная жидкостьионная жидкость, ионная жидкостьвода и ионная жидкостьполимер. ИЖ. В качестве основных объектов исследования использованы ионные жидкости хлорид 1бутилЗметилимидазолия БМИХ и ацетат 1этилЗметилимидазолия ЭМИА и природные полимеры целлюлоза и фиброин. Большинство ИЖ на основе катиона имидазолия неограниченно смешиваются с водой. Но даже следы воды оказывают сильное влияние на вязкость, электрохимические свойства, температуру кристаллизации, растворяющую способность и г. Болес того, экстракция полимера из растворов ИЖ осуществляется путем добавления воды. Поэтому для оптимизации химических иили химикотехнологических процессов необходимо понимание природы взаимодействия ИЖ с воды. Для изучения механизма растворения природных полимеров и свойств макромолскулярных комплексов в растворе были использованы следующие методы статическое светорассеяние позволило получить данные о состоянии, конформации, молекулярной массе и размере частиц целлюлозы в растворе для растворов фиброина шелка в ИЖ использовали квантовохимическое моделирование и 1Н ЯМР спектроскопию высокого разрешения, а также рентгеноструктурный и термогравиметрический анализ образцов, полученных из растворов. Высокая степень кристалличности многих природных полимеров и наличие прочных межмолекулярных связей в их структуре ограничивают выбор прямых растворителей. Механизм прямого растворения природных полимеров представляет серьезный научный интерес. В ые годы было обнаружено, что аминоксидные растворители способны растворять целлюлозу, и среди них наиболее эффективным показал себя ЫметилморфолинЫоксид ЫММО 36. В последние годы было показано, что ЫММО может быть применен и для растворения фиброина натурального шелка. Его высокие растворяющие свойства обусловлены наличием в молекуле семиполярной связи азоткислород. ГФИГ1, перевод фиброина в раствор возможен лишь после предварительной активации волокна путем его растворения в водносолевом растворе с последующей регенерацией полимера 7. Роль предварительной активации состоит в разрушении упорядоченной структуры полимера и изменении конформации макромолекул. В растворе ГФИП основная часть макромолекул полимера имеет конформацию аспирали и незначительное количество макромолекул имеет 5складчатую конформацию 8, 9. Интерес к ионным жидкостям, как растворителям, обусловлен их совместимостью с другими органическими соединениями, а также их привлекательными с технологической точки зрения физикохимическими свойствами. Начиная с года хлорид 1бутил3метилимидазолия исследуется, как растворитель целлюлозы , а несколько позднее и фиброина натурального шелка , . В этом растворителе можно получать концентрированные растворы целлюлозы, пригодные для формирования волокон и пленок. Особенностью процесса растворения является требование к полному отсутствию воды в растворителе, смешение с водой ведет к потере растворяющей способности. Не все растворители находят практическое применение по разным причинам, к которым можно отнести токсичность и вред, наносимый окружающей среде, ограниченную растворяющую способность, сложность разработки замкнутых технологических циклов, а также энергоемкость процессов регенерации растворителей при многократном их использовании. Ионные жидкости являются новым возможным растворителем для технологических процессов, также как и катализатором некоторых реакций. Для того, чтобы растворитель получил широкое применение, он должен быть, прежде всего, недорогим, восстанавливаемым и экологически разлагаемым. Преимущество ИЖ перед традиционными органическими растворителями состоит в том, что они являются жидкими в широком диапазоне температур, нелетучими, термостойкими. Возможность варьировать природу составляющих ионов позволяет регулировать гидрофобноегь и другие свойства ионных жидкостей. Все это делает ионные жидкости привлекательными для многих областей науки и техники, и в частности для растворения и переработки природных полимеров.