База данных по химическим эффектам в химических патентах

НОВЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ /Маркин В.И., Базарнова Н.Г., Чепрасова М.Ю., Калюта Е.В., Колосов П.В. /Алтайский государственный университет, пр. Ленина, 61, Барнаул (Россия) E-mail: markin@chem.asu.ru [18 ]
На кафедре органической химии АлтГУ создано новое научное направление для химической переработки древесины – химическое модифицирование компонентов непосредственно в древесине, сопровождающееся образованием полимерных композиции. В результате карбоксиметилирования образуются полимерные композиции, состоящие из карбоксиметилированных целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз. Композиции растворимы в воде на 90–98% и проявляют поверхностно-активные свойства, их можно использовать в качестве регулятора свойств промывочных жидкостей при бурении нефтяных и газовых скважин, сорбентов тяжелых металлов, стимуляторов роста растений, компонентов в строительных смесях. Для разработки технологий по производству полимерных композиций с регулируемыми свойствами необходимо исследовать топохимию процесса карбоксиметилирования. Показано, что процесс суспензионного карбоксиметилирования древесины в виде опилок описывается моделью полихронной кинетики и является диффузионно-контролируемым. Анализ полученных кинетических закономерностей позволяет получить значения эффективной энергии активации карбоксиметилирования древесины, которые распределяются в весьма широкой области (37–96 кДж•моль–1). Полученные эффективные энергии активации количественно отражают совокупность химических и физических факторов, играющих роль в процессе, и характеризуют неоднородность структуры, которую формируют основные компоненты (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлозы) в клеточной стенке древесины. При небольшой степени превращения (α≤0,1) скорость процесса, по- видимому, лимитируется диффузией. При увеличении степени превращения скорость процесса резко убывает, эффективная энергия активации возрастает, что может быть обусловлено уменьшением доступности реакционных центров. Карбоксиметилирование древесины с использованием микроволнового облучения позволяет сократить продолжительность реакции в десятки раз, очевидно за счет ускорения процессов диффузии, ввести большее количество функциональных групп в элементарные звенья полимерной композиции.
Потребительские качества некоторых материалов, изготовленных на основе продуктов карбоксиметилирования, в основном определяются молекулярно–массовыми характеристиками карбоксиметиловых эфиров целлюлозы, содержащихся в полимерной композиции, наряду с продуктами карбоксиметилирования гемицеллюлоз и лигнина. Молекулярные массы, однородность карбоксиметиловых эфиров целлюлозы в основном зависят от температуры и продолжительности стадии щелочной предобработки древесины, обеспечивающей доступ (диффузию) карбоксиметилирующего агента к
реакционноспособной поверхности. Полимерные композиции, состоящие из карбоксиметиловых эфиров целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина имеют большие значения вязкостных характеристик, а следовательно и более высокие молекулярные массы, в случае проведения карбоксиметилирования с использованием предварительной стадии делигнификации древесины смесью уксусной кислоты, перекиси водорода и серной кислоты, а также при проведении карбоксиметилирования в присутствии сшивающих реагентов. | C08H, c01os, c06ob