Фізико-хімічні характеристики мікрокристалічної целюлози з проса прутовидного (Panicum virgatum L.), одержаної в присутності твердого каталізатора

Анотація

Основною ідеєю даної роботи є дослідження структурних та морфологічних характеристик мікрокристалічної целюлози з проса прутовидного (Panicum virgatum L.) методом органо-сольвентної варки з додаванням різних марок іонообмінних смол замість сірчаної кислоти. Як вихідні іонообмінні смоли обрано сульфований співполімер стиролу та дивінілбензолу з двома функціональними групами на одне кільце – Purolite CT-275 та сульфований сополімер на основі тетрафторетилену – Nafion NR-50. Для дослідження обрано технічну культуру - висушене на повітрі прутовидне просо (Panicum virgatum L.). З нього одержали мікрокристалічну целюлозу (МКЦ) методом органосольвентного варіння з додаванням твердого каталізатора. За допомогою методів XRD, XRF, FTIR-ATR, AFM, TGA та DSC досліджено структуру та морфологію МКЦ. Було виявлено, що використання іонообмінних смол при органо-сольвентному способі одержання МКЦ у реакторі періодичної дії вимагає застосування захисних чохлів для каталізатора, щоб уникнути його механічного пошкодження. Встановлено, що лише сульфовані сополімери на основі тетрафторетилену є стійкими у варочному розчині, на відміну від сульфованих сополімерів стиролу та дивінілбензолу, і дозволяють одержати МКЦ з проса з виходом 53 % проти 40 % для класичного способу і ступенем полімеризації 441 проти 578, відповідно. Завдяки руйнуванню аморфних в’яжучих у МКЦ з проса прутовидного (Panicum virgatum L.), незалежно від умов його виробництва (на твердому чи рідкому каталізаторі), спостерігається подальше впорядкування структури отриманої МКК, що виражається в більш вузьких і інтенсивніших піках в діапазоні 2θ = 22-23°. Методом FTIR-ATR показано, що отримана МКЦ має функціональні групи, аналогічні комерційній M-1021. Методом AFM показано, що МКК має глобулярний та хвилеподібний рел’єф. Шорсткість поверхні при глобулярному рельєфі складає 12.6 нм.