纖維素在離子液體[ammor]cl%2f[amim]cl混合溶劑中的溶解性能

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)V01．30高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)No．72009年7月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1469～1472纖維素在離子液體[AMMor]CI／[AMIM]CI混合溶劑中的溶解性能王美玲，臧洪俊，蔡白雪，程博聞(天津工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，改性與功能纖維天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300160)摘要研究了纖維素在混配離子液體^乙甲基．Ⅳ-烯丙基嗎啉氯鹽[AMMor]C1／3一甲基一1-烯丙基咪唑氯鹽[AMIM]C1中的溶解性能，結(jié)果表明，[AMMor]CV[AMIM]Cl混配溶劑能有效溶解天然纖維素，且在相同條件下，溶解能力要優(yōu)于離子液體[AMIM]C

2、1；隨著溶解溫度的升高，溶解時(shí)間大大縮短．利用丌1R，XRD和TGA方法分析了再生纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，未經(jīng)活化的纖維素可直接溶于[AMMor]CI／[AMIM]cl而不發(fā)生其它衍生化反應(yīng)，且天然纖維素在該溶劑體系中纖維素聚合度下降較小．關(guān)鍵詞纖維素；離子液體；溶解；聚合度中圖分類號(hào)0631．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0251-0790(2009)07—1469-04尋求一種可循環(huán)利用的綠色溶劑，將具有生物可降解性的天然纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐氲募徔棽牧希呀?jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)[1]。由于纖維素的高結(jié)晶度、分子內(nèi)和分子間的大量氫鍵，使其難以熔融，也很難溶于水及其它大部分有機(jī)溶劑．為此，開(kāi)發(fā)

3、有效的纖維素溶劑體系是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵．研究較多的纖維素溶劑主要有DMAc／LiCI，DMF／N：04，NMMO，LiCIO?！?H20及一些熔融鹽等口“。，而這些溶劑或多或少存在著不穩(wěn)定、有毒害、不易回收、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)．開(kāi)發(fā)低成本、環(huán)境友好的纖維素溶劑仍然是這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)．近年來(lái)，文獻(xiàn)[7，8]報(bào)道開(kāi)發(fā)了以堿金屬氫氧化物為基礎(chǔ)的一類新的纖維素溶劑，該類溶劑在低溫下可有效地溶解纖維素，是一種無(wú)污染、價(jià)廉的纖維素溶劑，為纖維素溶劑體系的開(kāi)發(fā)研究開(kāi)辟了一個(gè)新領(lǐng)域．室溫離子液體是新興的一種極具前景的環(huán)境友好溶劑．由于其具有良好的低溫熔融性、熱穩(wěn)定性、環(huán)境穩(wěn)定性及較寬的電化學(xué)窗口等特性而受到了

4、廣泛關(guān)注．Swatloski等歸1首次報(bào)道了離子液體氯化1．丁基．甲基咪唑([BMIM]C1)能夠溶解不經(jīng)任何處理的纖維素．1一烯丙基一3一甲基咪唑氯鹽([AMIM]c1)H0

5、、1．(2一羥乙基)．3一甲基咪唑氯鹽([HeMIM]c1)¨“、1-乙基一3一甲基咪唑乙酸翁鹽[C2M1M]CH，C00一[12]、[AMIM]C00“”o和l一乙基一3一甲基咪唑磷酸酯鹽¨4J等功能化的離子液體也可作為纖維素的溶劑．尤其是1一烯丙基-3一甲基咪唑氯鹽([AMIM]c1)離子液體，對(duì)纖維素的溶解性能很好．但是，這些離子液體體系存在黏度大、溶解溫度高、溶解時(shí)間長(zhǎng)、纖維素降解嚴(yán)重等缺點(diǎn)，且烷基咪唑價(jià)格昂貴

6、，目前還不能實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值．為克服離子液體存在的問(wèn)題，本文采用價(jià)格比較低廉的Ⅳ．甲基嗎啉為原料，設(shè)計(jì)合成了一種新的Ⅳ一甲基一Ⅳ一烯丙基嗎啉氯鹽[AMMor]CI，使其與離子液體[AMIM]Cl混配溶解纖維素．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同溶解溫度下，該溶劑體系對(duì)天然纖維素的溶解時(shí)間縮短且溶解能力要好于純離子液體[AMIM]c1．未經(jīng)活化的纖維素在較短的時(shí)間內(nèi)可直接溶解予[AMMor]CI／[AMIM]Cl而不發(fā)生其它衍生化反應(yīng)，不僅降低了能耗，而且天然纖維素在該溶劑體系中只發(fā)生輕微的降解．1實(shí)驗(yàn)部分1．1試劑與儀器木漿纖維素(保定天鵝化纖集團(tuán)有限公司，a纖維素含量99．9％)，聚合度729，使用粉碎

7、機(jī)打成收稿日期：2008—10-08．基金項(xiàng)目：天津市自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：07JCYBJC02200)資助．聯(lián)系人簡(jiǎn)介：臧洪俊，女，博士，副教授，主要從事有機(jī)合成及高分子材料的綠色化學(xué)．E—mail：chemhong@126。corn萬(wàn)方數(shù)據(jù)1470高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)V01．30棉絮狀，放入真空烘箱中于60℃干燥12h，備用．丙酮、乙腈(分析純)等溶劑經(jīng)無(wú)水氯化鈣干燥數(shù)天后，加入金屬鈉回流蒸出．其它試劑均為分析純(天津市科密歐化學(xué)試劑廠)．OlympusBX57偏光顯微鏡；NDG．8S型旋轉(zhuǎn)式黏度儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；綜合熱分析儀(STA409PC)，DSC(PerkinElmerD

8、SC7)；恒溫水浴槽；Perkin—Elmer紅外光譜儀(聊R2000Sys—tem，KBr壓片)；D／Max-rB型x射線衍射儀．1．2實(shí)驗(yàn)過(guò)程1．2．1離子液體的合成參照文獻(xiàn)[10]方法合成[AMIM]Cl-[AMMor]CI的合成：將30．34g(0．3m01)N一甲基嗎啉和22．96g(0．3m01)烯丙基氯加入到250mL的三口燒瓶中，以40mL乙腈作為溶劑，室溫下機(jī)械攪拌，隨著反應(yīng)時(shí)問(wèn)