不同预处理条件下纤维素在离子液体中的溶解

在研究纤维素在离子液体中的溶解性能时，纤维素的预处理显得至关重要。纤维素是一种多糖，广泛存在于自然界中，其分子结构内含有大量的分子间和分子内氢键，这些氢键的存在使得纤维素在普通溶剂中几乎不溶。因此，开发有效的纤维素溶解方法，对于实现其工业应用至关重要。 预处理方法的选择在纤维素溶解过程中扮演着重要角色。本文研究了机械球磨、乙醇处理、超声波辐射和微波辐射四种不同的预处理技术，并观察了这些预处理技术对纤维素在离子液体中溶解时间的影响。研究结果表明，经过预处理的纤维素，在离子液体中的溶解时间显著缩短。其中，在离子液体[C4mim]Cl中的溶解时间，未经预处理的纤维素需要11.1小时，而经过预处理的纤维素的溶解时间降低到了0.8小时，这说明预处理对纤维素的溶解速度有着极大的促进作用。 纤维素的溶解性能的提高，可以促进其在化工、制药、纺织等领域的应用。离子液体作为一种绿色溶剂，近年来备受关注。它们通常是含氮或磷的有机阳离子和小的无机阴离子构成的盐类，在室温或接近室温下呈液态，对很多有机物质和聚合物具有良好的溶解能力。离子液体对纤维素的溶解能力，为纤维素在工业中的应用提供了一个崭新的平台。 在预处理过程中，机械球磨通过物理剪切力的作用破坏纤维素的结晶区，从而减少了纤维素分子之间的相互作用力。乙醇处理则是通过溶剂的作用来软化纤维素，增加其溶解性。超声波辐射和微波辐射则能产生热量和机械振动，促进离子液体更好地渗透到纤维素内部，打断氢键，加速其溶解。 对再生纤维素性质的表征也是研究中的一个关键点。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、交叉极化魔角旋转核磁共振（CP/MAS 13C-NMR）以及热重分析（TGA/DTA）等方法，研究者对再生纤维素的结构和热性能进行了详细分析。实验发现，预处理后的纤维素晶体结构被破坏，结晶度降低，并且在离子液体中溶解并再生后的纤维素转变为纤维素II型结构，其热稳定性有所下降，热解残余物增多。 此外，本研究还得到了高校博士学科点专项科研基金的资助，这反映了纤维素溶解性能研究在学术界的重视程度以及其研究意义。 通过预处理技术改善纤维素在离子液体中的溶解性能，不但能够促进纤维素在工业上的应用，而且对于制备新型功能材料、能源存储和转换等领域都具有重要价值。未来的研究需要继续探索不同预处理技术对纤维素溶解性能的具体影响机制，并进一步开发适合工业应用的纤维素溶解工艺。