[AMIM]Cl離子液體對三種纖維素溶解性研究

張沛然 吳瓊 尹宵宵 張恒強

摘? ?要：本文自制1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[AMIM]Cl）離子液體，并用紅外光譜對其進行表征，確定其為目標產物。用5%的NaOH溶液對三種纖維素（竹纖維素槳粕、木纖維素槳粕、微晶纖維素）進行活化，采用油浴加熱方式，在一定溫度（40℃，60℃，80℃，100℃）下用等量[AMIM]Cl離子液體分別溶解三種纖維素，通過偏光顯微鏡觀察纖維素在離子液體中的溶解過程，加熱6h后停止。比較纖維素溶解度。將溶解后的纖維素進行再生，比較再生前后纖維素的性質。結果表明：三種纖維素在[AMIM]Cl中，溶解度最大的是竹纖維素槳粕，可達3.35%。其次是木纖維素槳粕，可達1.46%。最小的是微晶纖維素，1.09%。經紅外表征，原纖維素與再生纖維素特征峰值相同，無新官能團生成。

關鍵詞：離子液體? 纖維素? 溫度? 再生纖維素

中圖分類號：O621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0083-04

Abstract： An ionic liquid of 1-allyl-3-methylimidazolium chloride salt was prepared in this paper. It was characterized by infrared spectrum. Three kinds of cellulose （bamboo cellulose paddle meal， wood cellulose paddle meal and microcrystalline cellulose） were activated with 5% NaOH solution. The three cellulose were dissolved in the same amount of [AMIM] Cl ionic liquid at a certain temperature（40℃，60℃，80℃，100℃） by oil bath heating. The dissolution of cellulose in ionic liquid was observed by prolarizing microscope. Stop heating for 6 hour. Comparison of Solubility and Properties between cellulose and regenerated Cellulose. Three Cellulose in [AMIM]Cl Ionic liquid， the highest solubility of bamboo cellulose oars can reach 3.35%. Followed by wood cellulose oars， up to 1.46%. The smallest is microcry stalline cellulose， up to 1.09%.The characteristic peaks of cellulose and regenerated cellulose remained basically unchained after IR characterization.

Key Words： Ionic liquid; Cellulose; Temperature; Regenerated cellulose

1? 前言

1.1 研究背景

纖維素在新材料方面的應用，成為國內外科學家關注的一大課題[1-2]。然而，纖維素的溶解一直是這個課題的難點[3]。隨著研究的不斷深入，用銅氨溶液以及氯化鋰/二甲基乙酰胺（LiCl/ DMAc）、硫氰酸銨/液氨（NH4SCN/NH3）、多聚甲醛/二甲基亞砜[（CH2O）X/DMSO]，但是其工序復雜、能耗高、污染環境而相繼被淘汰[4]。Swatloski等發現1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[BMIM]Cl）離子液體在一定溫度下對纖維素表現出很好的溶解能力[5]。離子液體成為了理想的纖維素新溶劑，具有很大的發展潛力。相比較與傳統有機溶劑，蒸氣壓小，不易于揮發;有良好的溶解性，密度大，粘度較低;具有很好的化學穩定性和熱穩定性。廖兵等研究了1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[BMIM]Cl）離子液體對甘蔗渣中纖維素直接溶解和再生纖維素，其溶解的主要是甘蔗渣中的纖維素，溶解方式為非衍生化的直接溶解[6]。羅慧謀等研究了氯化1-（2-羥乙基）-3甲基咪唑氯鹽（[HeMIM]Cl）新型的功能化離子液體，實驗發現，在70℃時對纖維素有較好的溶解性，但當80℃時，離子液體開始分解，這是因為羥基季銨鹽的熱穩定性差[7]。呂本蓮通過研究發現1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[AMIM]Cl）和二烷基咪唑醋酸鹽（[RMIM]Ac）這兩種離子液體對纖維素都有很好的溶解性，與[BMIM]Cl離子液體溶解纖維素比較發現，[RMIM]Ac和[AMIM]Cl溶解效果更佳[8]。基于此，本文制備1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽（[AMIM]Cl）離子液體，并用離子液體溶解三種纖維素（竹纖維素槳粕、木纖維素槳粕、微晶纖維素），計算并比較溶解度。

2? 實驗儀器、藥品及實驗流程

2.1 實驗中所用到的實驗藥品和實驗儀器