离子液体溶解竹材纤维素的研究开题报告

 2021-08-08 21:23:28

1. 研究目的与意义

纤维素是一种广泛存在于自然界的天然高分子材料。随着资源的短缺和环境污染的加剧,纤维素最为一种绿色清洁可持续的资源,而越来越多的用于人们的生产生活中。目前,纤维素材料广泛用于纺织、国防、石油、医药、生物技术等多学科交叉的重要领域,与我们的生活息息相关,越来越成为材料科学研究领域的焦点。科学家们预测纤维素材料将成为21世纪最有前途的材料之一。纤维素材料具有十分广阔的应用前景,吸引了科学界关注,而纤维素溶解是纤维素材料制备使用的关键。传统的溶剂如铜氨溶液,N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)溶剂体系等都存在着价格昂贵、有毒、不稳定、不易回收利用等缺点,所以开发低成本无污染的离子溶剂必然成为一种新的追求。

本次实验通过研究1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐三种离子液体对竹材纤维的溶解能力和溶解性能的影响,比较得出一种更为适合的离子溶剂,以便于进一步进行竹材防霉防腐的相关研究。

2. 国内外研究现状分析

郭明合成了功能化离子液体二氯二(3,3′-二甲基)咪唑基亚砜盐([(mim)2so]cl2),并初步研究了纤维素在该离子液体中的溶解性能,认为([(mim)2so]cl2)是纤维素的直接溶剂,对微晶纤维素有一定的溶解能力,经过红外谱图分析,纤维素在溶解过程中未发生衍生化。

程凌燕等人测定了纤维素在不同离子液体中的溶解度和溶解速度。发现相同条件下,纤维素在[amim]cl中的溶解速度和溶解度更大,但纤维素的溶解度随纤维素聚合度的增大而下降。纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,随着溶解时间的延长和溶解温度的提高,再生纤维素聚合度会降低。

郭立颖等人以不同浓度的naoh溶液对杉木粉进行了活化预处理,并比较了杉木粉在[hemim]cl和[amim]cl中的溶解能力。提出用浓度为25%的naoh溶液对杉木粉进行活化预处理后,[hemim]cl的溶解性能要优于[amim]cl。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

将竹材打成粉后用水清洗后置于烘箱中干燥,干燥后的竹粉用万能粉碎机粉碎后进行筛分,提取纤维素。随后用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物、氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐三种离子液体分别对提取到的纤维素进行溶解,再将溶解后的溶液用紫外光谱分析溶解度,用红外光谱分析溶解前后的晶型变化。

研究计划:

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4. 研究创新点

离子液体相对传统液体而言稳定、无污染、难氧化。本实验所采用的方法高效、环保。将竹粉中的纤维素部分溶解,有利于对植物纤维素的进一步深化研究。

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