Структура и физико-химические свойства целлюлозы, деструктированной кислотами Льюиса.

• Автор: Фролова, Светлана Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 127 с. : 23 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Г.

1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ обзор литературы

1.1 Общая характеристика целлюлозы.

1.2 Молекулярное строение целлюлозы

1.3 Надмолекулярная структура целлюлозы.

1.4 Деструкция целлюлозы.

1.5 Структурные особенности микрокристаллической и порошковой целлюлозы

1.6 Получение и применение порошковой целлюлозы.

1.7 Теория кислот и оснований Льюиса

1.8 Деструкция целлюлозы кислотами Льюиса.

1.9 Области применения порошковых целлюлоз, полученных деструкцией хлопковой целлюлозы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ
2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходное сырье и объекты исследования.
2.2 Подготовка сырья для анализа
2.3 Получение микрокристаллической целлюлозы
2.4 Получение порошковой целлюлозы
2.5 Подготовка и очистка химических реагентов.
2.6 Определение белизны целлюлозы.
2.7 Определение степени полимеризации целлюлозы.
2.8 Определение карбонильных 1рупп
2.9 Определение карбоксильных групп.
2. Определение удельной поверхности целлюлозы
2. Определение электроповерхностных свойств целлюлозы.
2. Определение содержания ТГИ в образцах
2. Рентгенографические исследования.
2. ИК Фурье спектроскопия.
2. Определение влажности целлюлозы
2. Термогравиметрический анализ целлюлозы.
2. Определение размеров частиц порошковой целлюлозы.
2. Определение зольности целлюлозы
2. Определение насыпной плотности.
2. Определение плотности полимерной матрицы.
2. Получение сульфатпроизводных порошковой целлюлозы.
2. Ферментативный гидролиз порошковой целлюлозы.
2. Регенерация растворителей
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Деструкция сульфатной целлюлозы кислотами Льюиса
3.1.1 Влияние вида кислоты Лыоиса на глубину деструкции целлюлозы
3.1.2 Влияние соотношения МХП целлюлоза на СП целлюлозы
3.1.3 Влияние температуры на глубину деструкции целлюлозы.
3.2 Физикохимические свойства порошковых целлюлоз
3.2.1 Физические характеристики.
3.2.2 Влияние условий обработки на белизну целлюлозы
3.2.3 Функциональный состав порошковых целлюлоз.
3.2.4 Электроповерхностные свойства целлюлозы.
3.2.5 Содержание гП4т в образцах ПЦ.
3.2.6 Анализ удельной поверхности порошковой целлюлозы
3.2.7 Исследование структуры ПЦ методом рентгенографии
3.2.8 Предполагаемый механизм внедрения кислот Льюиса в кристаллиты целлюлозы
3.2.9 Анализ ИК спектров целлюлозы
3.2. Термический анализ целлюлозы
3.3 Кинетика деструкции целлюлозы ТЮЦ в гексане
3.3.1 Расчет эффективной энергии активации реакции деструкции
3.3.2 Определение порядка реакции по концентрации ТЮЦ в гексане
3.4 Оценка биоразлагаемости порошковых целлюлоз
3.5 Получение сульфатированных производных ПЦ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В предложенной ими модели структуры целлюлозы рами в основу пространственной решетки был положен элементарный параллелепипед в виде моноклинной ячейки с параметрами а 8. Ь . А. рис. Наибольшее распространение получила модель аморфнокристаллического строения 15. Согласно этой модели, целлюлоза в растительных клеточных стенках находится в виде фибрилл пучков макромолекул, ориентированных в одном направлении или по оси волокна или по спи
а5 А
Рисунок 1. Различают макрофибриллы, видимые в оптический микроскоп, микрофибриллы и элементарные фибриллы, видимые только в электронный микроскоп. Как и для других полимеров, для целлюлозы характерна структурная неоднородность наличие областей высокой упорядоченности кристаллитов, и областей с неупорядоченным аморфным расположением макромолекул. В зависимости от происхождения и характера химического воздействия на целлюлозу соотношение кристаллических и аморфных областей может изменяться 15, . Степень кристалличности по методу Сегала хлопковой целлюлозы достигает ч, древесной сульфатной небеленой 6К, вискозного волокна регенерированной целлюлозы 13. Основными методами исследования структуры целлюлозы являются рентгенография и ИК спектроскопия. На основе рентгенограмм рассчитаны параметры кристаллической ячейки целлюлозы. На основе изучения ИК спектров дейтерированной и исходной целлюлозы полос валентных колебаний уОН и уЮ было установлено, что целлюлоза содержит не две аморфную и кристаллическую фазы, а три кристаллическую, некристаллическую с меньшей упорядоченностью, и аморфную. Только последняя фаза доступна для дейтерообмена. Вторая фаза не дает четкой дифракционной картины, однако для дейтерообмена не доступна , . Важную роль в формировании структуры целлюлозы как жесткоцепного полимера играют водородные связи, образующиеся между гидроксильными группами складок одной макромолекулы внутримолекулярные водородные связи или между гидроксильными группами соседних макромолекул межмолекулярные водородные связи, рис. Рисунок 1. Для целлюлозы как полимера, имеющего кристаллические области, характерно явление полиморфизма, то есть способность образовывать кристаллиты с различными параметрами элементарной ячейки И. К настоящему времени в литературе имеются сведения о шести полиморфных модификациях целлюлозы I, II, III, Шц, IV, и IV 8, , . По современным представлениям, природная целлюлоза относится к структурной модификации целлюлоза I. Наряду с природной целлюлозой большое практическое значение имеет структурная модификация целлюлозы II, характерная для регенерированной и мерсеризированной целлюлозы. Параметры кристаллической решетки целлюлозы II, согласно исследованиям , имеют следующие значения а 8. А В . Другие структурные модификации III и IV практически не используются В работах , показано, что атомномолекулярное строение целлюлозы зависит от происхождения целлюлозосодержащего растительного сырья и от условий получения чистой целлюлозы. Процессы деструкции полимеров имеют большое практическое значение, так как свойства полимерных материалов в сильной степени зависят от длины цепей от молекулярной массы. Кроме того, реакции деструкции имеют большое теоретическое значение для изучения строения и свойств высокомолекулярных соединений . Наибольший интерес в рамках данной работы представляют окислительная, термическая и гидролитическая деструкция целлюлозы. Окислительная деструкция целлюлозы протекает при воздействии на нее окислителей, таких как кислород, озон, пероксид водорода и пероксисоединения. Наиболее активным центром взаимодействия целлюлозы со многими окислителями является гликозидная связь, целлюлоза при этом быстро деструктирует, теряя волокнистое состояние 1,4, 5, 7, 9, . Окислительная деструкция, как правило, сопровождается окислением углеродного атома Сь например, при озонировании целлюлозы наблюдается образование карбоксильной группы . Гидролитическая деструкция целлюлозы под действием воды и водных растворов кислот, щелочей и солей, сопровождается присоединением молекул воды по месту разрыва связи рис. Рисунок 1.