بررسي انحلال و بازسازي سلولز در دو نوع حلال يوني

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

سلولز فراوان‏ترين پليمر طبيعي روي كره زمين است كه به‌علت خواص فيزيكي و مكانيكيِ منحصربه‌فرد خود كاربردهاي متنوعي يافته است. ساختار سلولز طبيعي (سلولز I) از عوامل مهم محدود‌كننده پتانسيل آن در ارزش رقابتي در توليد فرآورده‏هاي مختلف است. در اين مطالعه، از دو حلال يوني ايميدازول پايه 1ـ‌‌بوتيل‌ـ3ـ‌متيل ‌ايميدازوليوم كلريد (BMIMCl) و 1ـ‌بوتيل‌ـ3ـ‌متيل ايميدازوليوم متيل سولفات ([BMIM][MeSO4]) براي انحلال سلولز استفاده شد. بررسي‌ها نشان داد كه حلال [BMIM][MeSO4] قادر به ‌‌انحلال سلولز نيست و عمل‌‌آوري با حلال سبب تشكيل تركيبات تخريبي محلول در آب گرديد، اما عمل‌‌آوري با BMIMCl سبب انحلال سلولز شد. طيف‌سنجي 13CNMRنيز اين واقعيت را تاييد كرد. ساختار بلوري سلولز بر اثر انحلال و بازسازي به ‌‌سلولز II تغيير شكل مي‌يابد و مقدار بلورينگي ساختار آن كاهش مي‌يابد. درصد كريستالي، ضخامت نانوكريستال‏ها، نرخ كريستالي، و انرژي پيوند نيز بر اثر انحلال و باز‌‌سازي سلولز كاهش يافتند. نتايج نشان داد كه درصد كريستالي و ضخامت نانوكريستال‏ها بر اثر بازسازي سلولز با ‌‌روش سرد‌كردن تدريجي در مقايسه با ‌‌روش سرد‌كردن ناگهاني افزايش مي‌يابد.

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.