纤维素是植物细胞壁的主要成分,其含量丰富,是多种经济价值材料的关键原料。有效使用纤维素可以减少对化石能源的依赖,从而缓解环境塑料污染。基于纤维素的分解温度低于溶解温度的特性,现阶段对于纤维素的加工依旧采用溶解后再生方法。然而,由于纤维素具有丰富的强分子间和分子内氢键,其难以在普通溶剂中溶解。因此,选择合适的溶剂溶解纤维素至关重要。
传统的溶剂体系,如[Cu(NH3)4](OH)2(铜铵法)、NaOH/CS2(粘胶法)等,能有效溶解纤维素。然而,这些溶剂的使用通常存在环境毒性、可回收性差、溶解度有限等问题。离子液体(ILs)具有高溶解性、可回收性和化学稳定性等优点,是溶解纤维素的前景性替代溶剂。近年来开发的咪唑、季铵、超碱型等ILs,都被证明具有优异的纤维素溶解能力。其中,由超碱和羧酸结合而成的超碱基离子液体(SILs)除了生产成本低外,还具有更高的溶剂可回收性。因此,探索SILs的化学结构对于纤维素的溶解和再生具有重要意义。已有研究表明,通过在离子液体中引入较大的阳离子,可通过削弱纤维素内部的疏水相互作用,从而实现纤维素的溶解。此外,溶剂的极性匹配性会对纤维素的再生造成影响。基于此,来自华南理工大学的王小慧和科罗拉多大学的Zepeng Lei团队制备了一系列具有二羧酸基序的超碱基离子液体,并探究了其对纤维素溶解能力和纤维素再生薄膜质量的影响。该研究制备的具有中长链阴离子结构的超碱基离子液体,具有较高的纤维素溶解度和较优的纤维素再生成膜能力。该研究为制备性能优异的纤维素薄膜提供了思路。
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