纤维素在离子液体[ammor]cl%2f[amim]cl混合溶剂中的溶解性能

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1、万方数据V01．30高等学校化学学报No．72009年7月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1469～1472纤维素在离子液体[AMMor]CI／[AMIM]CI混合溶剂中的溶解性能王美玲，臧洪俊，蔡白雪，程博闻(天津工业大学材料科学与化学工程学院，改性与功能纤维天津市重点实验室，天津300160)摘要研究了纤维素在混配离子液体^乙甲基．Ⅳ-烯丙基吗啉氯盐[AMMor]C1／3一甲基一1-烯丙基咪唑氯盐[AMIM]C1中的溶解性能，结果表明，[AMMor]CV[AMIM]Cl混配溶剂能有效溶解天然纤维素，且在相同条件下，溶解能力要优于离子液体[AMIM]C

2、1；随着溶解温度的升高，溶解时间大大缩短．利用丌1R，XRD和TGA方法分析了再生纤维素的化学结构和热稳定性，结果表明，未经活化的纤维素可直接溶于[AMMor]CI／[AMIM]cl而不发生其它衍生化反应，且天然纤维素在该溶剂体系中纤维素聚合度下降较小．关键词纤维素；离子液体；溶解；聚合度中图分类号0631．1文献标识码A文章编号0251-0790(2009)07—1469-04寻求一种可循环利用的绿色溶剂，将具有生物可降解性的天然纤维素转变为理想的纺织材料，已经成为当前研究的热点[1]。由于纤维素的高结晶度、分子内和分子间的大量氢键，使其难以熔融，也很难溶于水及其它大部分有机溶剂．为此，开发

3、有效的纤维素溶剂体系是解决这一问题的关键．研究较多的纤维素溶剂主要有DMAc／LiCI，DMF／N：04，NMMO，LiCIO。·3H20及一些熔融盐等口“。，而这些溶剂或多或少存在着不稳定、有毒害、不易回收、价格昂贵等缺点．开发低成本、环境友好的纤维素溶剂仍然是这一领域的发展趋势．近年来，文献[7，8]报道开发了以碱金属氢氧化物为基础的一类新的纤维素溶剂，该类溶剂在低温下可有效地溶解纤维素，是一种无污染、价廉的纤维素溶剂，为纤维素溶剂体系的开发研究开辟了一个新领域．室温离子液体是新兴的一种极具前景的环境友好溶剂．由于其具有良好的低温熔融性、热稳定性、环境稳定性及较宽的电化学窗口等特性而受到了

4、广泛关注．Swatloski等归1首次报道了离子液体氯化1．丁基．甲基咪唑([BMIM]C1)能够溶解不经任何处理的纤维素．1一烯丙基一3一甲基咪唑氯盐([AMIM]c1)H0

5、、1．(2一羟乙基)．3一甲基咪唑氯盐([HeMIM]c1)¨“、1-乙基一3一甲基咪唑乙酸翁盐[C2M1M]CH，C00一[12]、[AMIM]C00“”o和l一乙基一3一甲基咪唑磷酸酯盐¨4J等功能化的离子液体也可作为纤维素的溶剂．尤其是1一烯丙基-3一甲基咪唑氯盐([AMIM]c1)离子液体，对纤维素的溶解性能很好．但是，这些离子液体体系存在黏度大、溶解温度高、溶解时间长、纤维素降解严重等缺点，且烷基咪唑价格昂贵

6、，目前还不能实现较好的经济价值．为克服离子液体存在的问题，本文采用价格比较低廉的Ⅳ．甲基吗啉为原料，设计合成了一种新的Ⅳ一甲基一Ⅳ一烯丙基吗啉氯盐[AMMor]CI，使其与离子液体[AMIM]Cl混配溶解纤维素．实验结果表明，在相同溶解温度下，该溶剂体系对天然纤维素的溶解时间缩短且溶解能力要好于纯离子液体[AMIM]c1．未经活化的纤维素在较短的时间内可直接溶解予[AMMor]CI／[AMIM]Cl而不发生其它衍生化反应，不仅降低了能耗，而且天然纤维素在该溶剂体系中只发生轻微的降解．1实验部分1．1试剂与仪器木浆纤维素(保定天鹅化纤集团有限公司，a纤维素含量99．9％)，聚合度729，使用粉碎

7、机打成收稿日期：2008—10-08．基金项目：天津市自然科学基金(批准号：07JCYBJC02200)资助．联系人简介：臧洪俊，女，博士，副教授，主要从事有机合成及高分子材料的绿色化学．E—mail：chemhong@126。corn万方数据1470高等学校化学学报V01．30棉絮状，放入真空烘箱中于60℃干燥12h，备用．丙酮、乙腈(分析纯)等溶剂经无水氯化钙干燥数天后，加入金属钠回流蒸出．其它试剂均为分析纯(天津市科密欧化学试剂厂)．OlympusBX57偏光显微镜；NDG．8S型旋转式黏度仪(上海精密科学仪器有限公司)；综合热分析仪(STA409PC)，DSC(PerkinElmerD

8、SC7)；恒温水浴槽；Perkin—Elmer红外光谱仪(聊R2000Sys—tem，KBr压片)；D／Max-rB型x射线衍射仪．1．2实验过程1．2．1离子液体的合成参照文献[10]方法合成[AMIM]Cl-[AMMor]CI的合成：将30．34g(0．3m01)N一甲基吗啉和22．96g(0．3m01)烯丙基氯加入到250mL的三口烧瓶中，以40mL乙腈作为溶剂，室温下机械搅拌，随着反应时问