Физикохимия процессов сольватации/ассоциации в системе водорослевая целлюлоза/наноцеллюлоза–ДМАА/LICL

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

В данной работе проведено реологическое исследование процесса сольватации водорослевой целлюлозы и наноцеллюлозы в среде диметилацетамида с добавкой хлорида лития как одного из приоритетных прямых растворителей. Установлено, что водорослевая целлюлоза в растворе способна образовывать пространственные структуры – катионные комплексы с диметилацетамидом, стабилизированные анионами хлора. Энергия активации данного процесса составляет 29.4–42.8 кДж/моль. Зависимости вязкости от концентрации указывают на наличие ассоциационных взаимодействий, наиболее интенсивно проявляющихся при концентрации целлюлозы/наноцеллюлозы в растворе >1.5%. Методом ротационной вискозиметрии определено, что растворы водорослевой целлюлозы/наноцеллюлозы с концентрацией 2.0% обладают псевдопластичными свойствами. Реология полученных растворов делает их перспективным исходным сырьем для создания нетканых материалов, гидро/аэрогелей биомедицинского назначения.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

К. Боголицын

Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. Н. П. Лаверова УрО РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: k.bogolitsin@narfu.ru
Ресей, Архангельск; Архангельск

A. Паршина

Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова

Email: k.bogolitsin@narfu.ru
Ресей, Архангельск

Д. Поломарчук

Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова

Email: k.bogolitsin@narfu.ru
Ресей, Архангельск

Әдебиет тізімі

  1. Siddhanta A.K.., Prasad, K., Meena, R. et al. // Bioresour. Technol. 2009. V. 100. № 24. P. 6669. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.07.047.
  2. Siddhanta A.K., Chhatbar M.U., Mehta G.K., et al. // J. Appl. Phycol. 2011. V. 23. № 5. P. 919. https://doi.org/10.1007/s10811-010-9599-2.
  3. Koyama M., Sugiyama J., Itoh T. // Cellulose. 1997. V. 4. № 2. P. 147. https://doi.org/10.1023/A:1018427604670.
  4. Chen Y.W., Lee H.V., Juan J.C., Phang S.-M. // Carbohydr. Polym. 2016. V. 151. P. 1210. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.06.083.
  5. Mihranyan A. // J. Appl. Polym. Sci. 2011. V. 119, № 4. P. 2499. https://doi.org/10.1002/app.32959.
  6. Halib N, Perrone F., M. Čemažar M., et al. // Materials (Basel). 2017. V. 10. № 8. P. 1. https://doi.org/10.3390/ma10080977.
  7. Zanchetta E., Damergi E., Patel B., et al. // Algal Res. 2021. V. 56. P. 102288. https://doi.org/10.1016/j.algal.2021.102288.
  8. The Physiology of Microalgae / Ed. Borowitzka M.A., Beardall J., Raven J.A. Cham: Springer International Publishing, 2016. P. 47.
  9. Li S, Bashline L., Lei L., et al. // Arab. B. 2014. V. 12. article e0169. https://doi.org/10.1199/tab.0169.
  10. McNamara J.T., Morgan J.L.W., Zimmer J. // Annu. Rev. Biochem. 2015. V. 84. P. 895. https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-060614-033930.
  11. Gardner K.H., Blackwell J. // Biopolymers. 1974. V. 13, № 10. P. 1975. https://doi.org/10.1002/bip.1974.360131005.
  12. Tsekos I. // J. Phycol. 1999. V. 35. № 4. P. 635. https://doi.org/10.1046/j.1529-8817.1999.3540635.x.
  13. Roberts A.W., Roberts E.M., Delmer D.P. // Eukaryot. Cell. 2002. V. 1. № 6. P. 847. https://doi.org/10.1128/EC.1.6.847-855.2002.
  14. Chan W.S., Kwok A.C.M., Wong J.T.Y. // Front. Microbiol. 2019. V. 10. P. 1. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00546.
  15. Roberts A.W., Roberts E. Cellulose: Molecular and Structural Biology. Springer, 2007. P. 17.
  16. Алешина Л.А. и др. Структура и физико-химические свойства целлюлоз и нанокомпозитов на их основе. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 240 с.
  17. Bogolitsyn K.G., Ovchinnikov D.V., Kaplitsin P.A. et al. // Chem. Nat. Compd. 2017. V. 53. № 3. P. 533. https://doi.org/10.1007/s10600-017-2039-7.
  18. Henniges U., Kostic M., Borgards A. et al. // Biomacromolecules. 2011. V. 12. № 4. P. 871. https://doi.org/10.1021/bm101555q.
  19. Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. Санкт-Петербург: СПбЛТА, 1999. 628 с.
  20. Терентьева Э.П., Удовенко Н.К., Павлова Е.А. Химия древесины, целлюлозы и синтетических полимеров. Санкт-Петербург: СПбГТУРП, 2014. 53 с.
  21. Henniges U., Schiehser S., Rosenau T., Potthast A.// ACS Symp. Ser. 2010. V. 1033. P. 165. https://doi.org/10.1021/bk-2010-1033.ch009.
  22. Hasani M., Henniges U., Idström A. et al. // Carbohydr. Polym. 2013. V. 98, № 2. P. 1565. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.07.001.
  23. Aulin C., Ahola S., Josefsson P., et al. // Langmuir. 2009. V. 25. № 13. P. 7675. https://doi.org/10.1021/la900323n.
  24. Gindl W., Emsenhuber G., Maier G., Keckes J. // Biomacromolecules. 2009. V. 10. № 5. P. 1315. https://doi.org/10.1021/bm801508e.
  25. Hassan M.L., Moorefield C.N., Kishore Kotta, Newkome G.R.// Polymer. 2005. V. 46. № 21. P. 8947. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2005.06.028.
  26. Ramos L.A., Morgado D.L., El Seoud O.A., et al. // Cellulose. 2011. V. 18. № 2. P. 385. https://doi.org/10.1007/s10570-011-9496-0.
  27. Rao C.P., Balaram P., Rao C.N.P. // J. Chem. Soc. Trans. 1980. V. 76. P. 1008.
  28. Waghorne W.E., Ward A.J. I., Clune T.G., Cox B.G. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 Phys. Chem. Condens. Phases. 1980. V. 76. P. 1131. https://doi.org/10.1039/f19807601131.
  29. Bello J., Haas D., Bello H.R. // Biochemistry. 1966. V. 5. № 8. P. 2539. https://doi.org/10.1021/bi00872a008.
  30. Balasubramanian D., Shaikh R. // Biopolymers. 1973. V. 12. № 7. P. 1639. https://doi.org/10.1002/bip.1973.360120715.
  31. Zhang C., Liu R., Xiang J. et al. // J. Phys. Chem. B. 2014. V. 118. № 31. P. 9507. https://doi.org/10.1021/jp506013c.
  32. McCormick C.L., Callais P.A., Hutchinson B.H. // Macromolecules. 1985. V. 18. № 12. P. 2394. https://doi.org/10.1021/ma00154a010.
  33. Morgenstern B., Kammer H.W., Berger B., et al. // Acta Polym. 1992. V. 43. № 6. P. 356. https://doi.org/10.1002/actp.1992.010430612.
  34. Yadav S., Shire S.J., Kalonia D.S. // J. Pharm. Sci. 2010. V. 99.№ 12. P. 4812. https://doi.org/10.1002/jps.
  35. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. 4e изд. М.: Научный мир, 2007. 576 с.
  36. El Hamdaoui L., El Bouchti M., El Moussaouiti M. // Polym. Bull. 2018. V. 75. № 2. P. 769. https://doi.org/10.1007/s00289-017-2066-3.
  37. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Химия, 1968. 536 с.
  38. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. Пер. с англ. М.: Колосс, 2003. 312 с.
  39. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен. М.: Мир, 1964. 216 с.
  40. Астарита Д. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. М.: Мир, 1978. 309 с.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Scheme for obtaining algal cellulose and nanocellulose.

Жүктеу (138KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. The mechanism of cellulose dissolution in DMAA/LiCl proposed by a) McCormick et al. [32]N-dimethylacetamide (DMAc, b) Morgenstern et al. [33].

Жүктеу (104KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Logarithmic dependence of the dynamic viscosity of solutions of algal cellulose (AC, left) and nanocellulose (VNC, right) on the reciprocal temperature.

Жүктеу (136KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Flow curves of algal cellulose solutions.

Жүктеу (95KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Graphs of the dependence of the apparent viscosity of a solution of algal cellulose with a concentration of 2.0% on the shear rate at different temperatures.

Жүктеу (95KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024