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1、第28卷第6期河南工业大学学报(自然科学版)Vo.l28,No.62007年12月JournalofHenanUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Dec.2007文章编号:16732383(2007)06008405离子液体在纤维素材料及纤维素衍生物生产中的应用*邵丽,谢文磊(河南工业大学化学化工学院,河南郑州450052)摘要:纤维素是一种丰富的可再生资源,由于溶解性的限制使其不能得到广泛的应用.离子液体作为一种有效的绿色溶剂,对纤维素有很好的溶解性.本文综述
2、了离子液体溶解纤维素及其在分解木质纤维素原料、制备纤维素衍生物和纤维素复合材料方面的应用.关键词:离子液体;纤维素;纤维素衍生物;应用中图分类号:TS201文献标识码:A燃、不易氧化、对无机和有机化合物有良好溶解性0前言以及对大部分试剂稳定性好等优良特性,被广泛应用于有机物的萃取与分离、有机合成及电化学近年来,随着石油、天然气等不可再生资源的等方面,被认为是代替易挥发化学溶剂的绿色溶[3-4]短缺或枯竭,纤维素及其衍生物的开发与利用日剂.已有研究表明,纤维素能够溶解于某些疏益引起人们的关注.在自然界中,纤维素含量
3、相当水性离子液体,如氯化1丁基3甲基咪唑和氯化丰富,可从富含纤维素的原料中提取得到,这些原1烯丙基3甲基咪唑,这为综合利用纤维素资源料包括木材和棉花等.纤维素经过化学或生物化提供了绿色反应介质.[1]学等方法处理可得到其衍生物.由于天然纤维素分子间和分子内存在较强氢键和具有较高结晶度,使其在大多数溶剂中不溶解,其应用开发受到限制.传统的纤维素溶剂主要有铜氨溶液、N甲基吗啉N氧化物(NMMO)溶剂体系、氯化锂/二[2]甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)溶剂体系等.这些溶剂存在着不稳定、有毒害、不易回收和价格昂
4、贵等缺点.因此,开发低成本、环境友好的纤维素溶剂具有较为重要的理论和实际意义.咪唑类离子液体在溶解纤维素方面应用较最近,一种新型绿色溶剂离子液体引起人多,其制备方法一般有直接法和间接法两种.直接们的重视.离子液体是指在-30~100呈液态法是用路易斯酸与咪唑离子卤素化合物直接反且由离子构成的物质.常见的离子液体通常由烷应,制备咪唑类室温离子液体,如氯铝酸咪唑离子基吡啶或双烷基咪唑季铵阳离子与四氟硼酸根、液体、氟硼酸咪唑离子液体和氟磷酸咪唑离子液六氟磷酸根、硝酸根、卤素等阴离子组成(如表1体等.间接法制备咪唑类室温离子
5、液体材料一般所示).离子液体一般具有强极性、不挥发、不易是先制备出含目标阳离子的卤素盐,然后加入金[5-6]属盐或质子酸,从而得到咪唑类离子液体.无收稿日期:20070903论直接法还是间接法都应注意制备的离子液体纯作者简介:邵丽(1982),女,河南信阳人,硕士研究生,研究方向度,因为纯度不高将会影响其物理化学性质和作为再生资源化学化工.*通讯作者为溶剂的应用.在用目标阴离子交换阴离子时,应第6期邵丽等:离子液体在纤维素材料及纤维素衍生物生产中的应用85使反应进行完全.咪唑(AMIMC,l见图1),发现它是在氯离
6、子组成的离子液体中对纤维素有较好溶解性能的一种1离子液体对纤维素的溶解(图2).AMIMCl在80加热条件下,30min内能形成浓度为5%的纤维素/离子液体溶液,延长加[7]1934年,Graenacher首次发现氯化N-乙热时间纤维素溶解度能达到14.5%.AMIMCl与基吡啶在碱存在下能够溶解纤维素.这是最早离BMIMCl相比,有较低的熔点(BMIMCl的熔点为子液体对纤维素溶解性的研究.但是,由于当时离69,AMIMCl的熔点为17)和较低的粘度,在子液体概念并未提出,尤其是其熔点过高(118~30时BMIMCl的
7、粘度为11000mPa,而[15]120),并未引起人们重视.1969年,HusemannAMIMCl的粘度为685mPa.李毅群等人也在[8]等研究发现氯化N-乙基吡啶与50%的氯化前人工作的基础上合成了一种含羟基的新型功能二甲基甲酰胺或二甲基亚砜混合物对纤维素有较化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑好溶解性,且熔点较低(77左右).然而,该溶液(HeMIMC,l见图1),该离子液体在60时,纤维存在着环境污染问题,并不能成为真正的绿色素的溶解度为5%左右,70时溶解度可达6.8%溶剂.左右.由于该离子液体由咪
8、唑阳离子和氯阴离子[9]自2002年Rogers发现离子液体氯化1-组成,它除了有氯离子和阳离子与纤维素作用外,丁基-3-甲基咪唑(BMIMC,l见图1)对纤维素阳离子侧链上存在的羟基也可与纤维素分子上的有较好溶解性以来,有关离子液体在纤维素领域羟基形成氢键,进一步降低了纤维素分子内或分的应用研究才取得
