Исследование структуры и свойств лигнина методами молекулярной гидродинамики

• Автор: Полина, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Введение
1.2 Состояние исследований химической структуры природных лигнинов
1.3 Исследование структуры лигнина как полимера
1.3.1 Топологическая структура макромолекул лигнина
1.3.2 Молекулярная масса лигнинов
1.3.3 Характеристическая вязкость и форма макромолекул
1.3.4 Полиэлектролитный эффект и температурная зависимость характеристической вязкости растворов лигнина
1.4 Фрактальный анализ макромолекул лигнина
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Характеристика сырья
2.2 Методика выделения диоксанлигнина
2.3 Методы исследования химической структуры
2.3.1 Элементный и функциональный анализ
2.3.2 ИК- и ЯМР- спектроскопия
2.4 Гидродинамические методы исследования топологической структуры макромолекул лигнина
2.3.1 Вискозиметрия
2.4.2 Скоростная седиментация
2.4.3 Поступательная диффузия
2.4.4 Определение фактора плавучести
3 ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ДЛР
4 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА МАКРОМОЛЕКУЛ ДЛР
5 ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАКРОМОЛЕКУЛ ДЛР
6 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКУЮ ВЯЗКОСТЬ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ

МАКРОМОЛЕКУЛ ДЛР В СИСТЕМЕ ДИОКСАНЛИГНИН-
ДИ МЕТИЛ ФОРМ АМИД
7 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ МАКРОМОЛЕКУЛ ДЛР В СИСТЕМЕ
ДИОКСАНЛИГНИН - ДИМЕТИЛФОРМАМИД-ІЛС1
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА :

Актуальность
Исследования структурной организации растительных биополимеров создают научную основу технологических процессов химической переработки древесины и ее компонентов. В настоящее время промышленное использование лигнинов ограничено техническими лигнинами гваяцильного типа, на основе которых выпускают энтеросорбенты и онкопротекторные препараты. В то же время лигнины других типов практически не используются. Исследования, проведенные Фрейденбергом и его последователями, показали изменчивость и многовариантность химической структуры природных лигнинов, особенности которой зависят от многих факторов. В связи с этим, решение задачи о комплексном и рациональном использовании различных видов растительного сырья может быть обеспечено лишь на базе глубокого познания природных лигнинов различного ботанического происхождения на разных уровнях структурной организации. Одной из нерешенных проблем науки о лигнинах остается проблема топологии полимерных цепей его макромолекул. Актуальными задачами в этом плане являются установление гидродинамических свойств и фрактальных параметров, а также скейлинговых индексов изолированных лигнинов, выделенных из различных пород древесины. Изучение структурных особенностей лиственных лигнинов и их физико-химических свойств является фундаментом для решения прикладных задач, направленных на рациональное и комплексное использование растительного сырья.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Института химии Коми НЦ УрО РАН по темам: «Исследование структуры, физико-химических свойств и закономерностей образования макромолекул природного лигнина» № Г.Р. 01.960.010010 и «Структурная организация, полимерные свойства и применение лигнина и других биополимеров растительного происхождения» № Г.Р. 01. 2.00102726 в рамках проблемы
3.4. «Научные основы процессов полимеризации, структура и физико-
Изучению влияния температуры на [р] различных полимерах посвящено большое количество экспериментальных и теоретических работ, в которых отмечено, что зависимость [р] от температуры может быть очень сложной. Например, для полиметилсилоксана [р] растет с повышением температуры, для полиэтилена в интервале 130-160 °С [р] в декалине и тетралине уменьшается с ростом температуры. Для растворов политетрагидрофурана в области 5-72 0 найдены три типа зависимости [р]-гемиература: уменьшение [р], повышение [р] и экстремальные зависимости [р] с ростом температуры. Причины, вызывающие изменения вязкости с ростом температуры, могут быть самыми различными: увеличение степени упорядоченности в расположении сегментов и молекул растворителя, десольватация макромолекул, изменение соотношения транс-, гош- и цис-конформаций, переход спираль-клубок, [85] по мнению авторов работы [86] падение характеристической вязкости жесткоцепных полимеров с ростом температуры обусловлено снижением скелетной жесткости их цепей, и соответствующим изменением длины сегмента Куна А; другие авторы [87] в качестве возможных причин называют изменение степени набухания макромолекулы с улучшением качества растворителя (эффект дальнодействия), изменение потенциальной энергии вращения вокруг основных связей (эффект близкодействия). Экспериментальные исследования влияния температуры на [ц] для различных систем полимер-растворитель показало, что для гибкоцепных полимеров, как правило, при повышении температуры наблюдается возрастание размеров молекул и характеристической вязкости вследствие улучшения качества растворителя и роста "объемных" эффектов. Для макромолекул с высокой равновесной жесткостью эффекты исключенного объема не оказывают существенного влияния на размеры молекул, и величины [г|] практически не зависят от температуры. Для исследованных в работе [87] гребнеобразных полимеров отмечено, что в тех растворителях, где размеры макромолекул меньше (меньшие [ц]), рост