بررسی انحلال و بازسازی سلولز در دو نوع حلال یونی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران؛ و مؤسسة تحقیقاتی INTROP، دانشگاه پوترا، مالزی.

4 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

سلولز فراوان‏ترین پلیمر طبیعی روی کرۀ زمین است که به‌علت خواص فیزیکی و مکانیکیِ منحصربه‌فرد خود کاربردهای متنوعی یافته است. ساختار سلولز طبیعی (سلولز I) از عوامل مهم محدود‌کنندة پتانسیل آن در ارزش رقابتی در تولید فرآورده‏های مختلف است. در این مطالعه، از دو حلال یونی ایمیدازول پایة 1ـ‌‌بوتیل‌ـ3ـ‌متیل ‌ایمیدازولیوم کلرید (BMIMCl) و 1ـ‌بوتیل‌ـ3ـ‌متیل ایمیدازولیوم متیل سولفات ([BMIM][MeSO4]) برای انحلال سلولز استفاده شد. بررسی‌ها نشان داد که حلال [BMIM][MeSO4] قادر به ‌‌انحلال سلولز نیست و عمل‌‌آوری با حلال سبب تشکیل ترکیبات تخریبی محلول در آب گردید، اما عمل‌‌آوری با BMIMCl سبب انحلال سلولز شد. طیف‌سنجی 13CNMRنیز این واقعیت را تأیید کرد. ساختار بلوری سلولز بر اثر انحلال و بازسازی به ‌‌سلولز II تغییر شکل می‌یابد و مقدار بلورینگی ساختار آن کاهش می‌یابد. درصد کریستالی، ضخامت نانوکریستال‏ها، نرخ کریستالی، و انرژی پیوند نیز بر اثر انحلال و باز‌‌سازی سلولز کاهش یافتند. نتایج نشان داد که درصد کریستالی و ضخامت نانوکریستال‏ها بر اثر بازسازی سلولز با ‌‌روش سرد‌کردن تدریجی در مقایسه با ‌‌روش سرد‌کردن ناگهانی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study on Dissolution and Regeneration of Cellulose with Two Types of Ionic Liquids

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Hojati Marvast 1
  • Ali Abdulkhani 2
  • Ali Naghi Karimi 3
  • Yahya Hamzeh 4
1 M.Sc, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I. R. Iran
2 Assistant Professor,Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I. R. Iran
3 Professor, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I. R. Iran; and Laboratory of Biocomposite Technology, Institute of TropicalForestry & Forest Products (INTROP), UniversityPutra Malaysia(UPM)
4 Associate Professor,Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I. R. Iran
چکیده [English]

Cellulose, which is the most abundant natural polymer on the earth, has wide variety of applications due to unique physical and mechanical properties. The native crystalline structure of cellulose (cellulose I) is considered to be one of the major factors limiting its potential in terms of cost-competitive variety production. Here the effect of ionic liquid treatment on the cellulose crystalline structure was studied. Two imidazole-based ionic liquids, 1- butyl -3 - methyl -1 - Imidazolium chloride (BMIMCl) and 1, 3 - methyl imidazolium dimethyl sulfate ([BMIM] [MeSO4]), were used to dissolve cellulose. The overall evaluation indicates the inability of ([BMIM] [MeSO4]) in dissolution of cellulose whereas BMIMCl was capable in cellulose dissolution. This was also confirmed by 13CNMR spectrum. Original cellulose crystalline structure was deformed to Cellulose II and the crystallinity rate was decreased during dissolution and regeneration. Also, crystallinity percent, nano crystal thickness and hydrogen bond energy were decreased after dissolution. Moreover, results showed that the crystallinity and crystal thickness were increased through gradual cooling method regeneration compared to immediate cooling method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cellulose
  • Crystallinity
  • dissolution
  • hydrogen bond energy
  • Ionic liquid
  • Regeneration