Способ анализа структуры целлюлозы Советский патент 1983 года по МПК G01N21/62 

U)

in

iU

X)

4 «10 Изобретение относится к физике и. физико-химии высокоиопекулярных соецинений, в частности) к анализу структуры цеппюпозы и может быть испопьзовано дпя установления степени структурной yiK рядоченности цеппюпозы. Степень структурной упорядоченности опредепяет многие технические свойства издепия на основе цеппюпозы такие, например, как прочность, разрывное удлинение, модупь цеппюпозных вопокон во впажном состоя}гаи, набухаемость, раство римость в шепочи, начапьная скорость окрашиваемости. Известен спрсоб анапиза структуры цеппгопозы, вкпючащийу. опредепение ИК-спектроскопическим методом степени структурной упорядоченности по доступности гидроксипьных групп к дейтеро обмену Г ll Непостатки данного способа - вопокна цеппюпозы необходимо специальным методом спрессовывать в тонкие Ш1е.нки, которые затем запивают , после этого кюветы тщательно вакуумируются в течение 5-6 ч, перед регистрацией ИК-спектра пленки прочитывают специальным обезвоженным иммерсионным материалом. Таким образом, кроме дефиUHTHbix реагентов этот метод требует еще значительных затрат времени. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому является способ анализа структуры целлюлозы посредство обработки ее иминоксильным радикалом, Л1. НзС СНз .тт ;лх LK НзС СНз С прспедующим определением степени структурной упорядоченности методом .. Недостатки этого способа - необходиМО -инкубировать смесь исследуемой целлюлозы с раствором спин-метки в течение 12-1S ч при комнатной температуре смесь прогревают в течение 3ч прибО.Далее модифицированные образщл отмывают от непрореагировавшего piaдикала в следующей последовательности: вода, спирт, вода, ацетон, вода. И, нако нец, тщательно отмытые образцы сушаг при комнатной температуре и затем ш мещают в ЭПР-спектрометр. Кроме затрат времени и реактивов необходимо |учитыватьи то, что обработка образцов 4 различными реагентами,отмывка от них И сушка не могут не повлиять на исходную структуру -целлюлозы. Цепь изобретения - сокращения времени и уменьшение трудоемкости анализа целлюлозы при одновременном сохранении анализируемого образца без изменения его стркутурных свойств. . Поставленная цепь достигается тем, что согласпо способу анализа структуры целлюлозы спектральным методом, регистрируют спектры с понтанного комбинационного рассеяния в области 14001500 см и степень струк-турной упорядоченности опредепяют по соотношению интенсивностей линий на частотах 1482, 1462 и 1472 . Анализ спектров КР проводится в области, чувствительной к поворотной изо- мерии оксиметильных групп (СНлОН). Поворотная изомерия группы опредепяет специфику внутри и межмолекулярных взаимодействии с участием этой группы. Входящие в ее состав гидроксипы способны вступать как во внутри, так и в межмопекупярнь1е водородные связи. Это, в свою очередь, влияет на форму цепей макромопекул, образование апементов межмолекулярной упорядоченности. В различных образцах целлюлозы происходит выборочная реализация определенных ротамеров в зависимости от происхождения этого полимера, его выделения и обработки. Пример. Слегка подпрессованный пучок волокон исследуемой целлюлозы в исходном: виде без специальных обработок помещается в кюветное отделение спектрометра КР с лазерным возбуждением (длина волны возбуждения 5145 А). Сцектр КР регистрируется в области 140015ОО . На чертеже приведены спектры КР образцов целлюлозы различной структурной модификации, где кривая а изображает спектр образца природной хлопковой целлюлозы ручного сбора; кривая б спектр образца хлопковой целлюлозы машинного сбора; кривая Ъ спектр микрокристаллической целлюлозы на основе образца природной хлопковой целгаолозы ручного сбора; кривая 2 - спектр образца природной хлопковой целлюлозы, подвергнутого обработке аммиаком; кривая Ъ спектр образца древесной целлюлозы. Обнаружено, что в спектре микрокрисаллической целлюлозы (высокоупорядоенная целлк)лоза) присутствует лишь пвнвя 1482 . В спектре же структурно разупорядоченной цеппюпозы (обработки аммиаком) появляется только ливня 1462 см. По соотношению иите сив{юстей пиний 1482 и 1462 см в спектрах оеплюпоз раапичкого происхождения можно анализировать соотношение областей с прецепышми значениями упоряйоченности. Согласно атому, более отсекая интенсивность линии 1482 см в спектрах КР природных хлопковых нэплюлоз (кривые а и б) оюдет льствует о Преобладании в их структуре шлсокоупоря доченных областей. -В структуре исследу емого образца древесной целлюлозы преобладают неупорядоченные участки (кривая Э ). В спектре присутствует ттшь л(ь ния 1472 . Как показывают температурные исследования спектров КР образцов различной структурной модификации, положение спектральных линий 1482, 1472 и 1462 см в широком интервале температур (-80 + 95С) остается постоянным. Использование предлагаемсго способа анализа структуры целлюпЬзы обеспечивает по сравнению с известными значитель ное сокрашение времени анализа (приблизительно до 1 ч); снижение трудоемкости анализа (сведение количества требуемых операций до минимума); отсутствие необходимости в дорогостоящих реактивах (.O иминоксильный радикал и др.); сохранение анализируемого образца без изменения его структурны х свойств. Предлагаемый способ может найти при менение при лабораторном и промышленном анализе качества и свойств образцов цепйоюлоз.

СПОСОБ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, вктпочаюший опреде1юние степени структурной упорядоченности цеппюлозы спектральным методом, о т личающийся тем, что, с пепыо сокращения времени и уменьшения труден емкости анализа при одновременном сохранении аналиэируемогр образца без вэменения его структурных свойств, регистрируют спектры спонтанного комбинационного рассеяния в области 14ОО-1.500скГ и степень структурной улорядочегиности опредеггают по соотношению интенсивностеА пиний на частотах 1482, 1462 и -1 1472 см

1

сн

Ь

то

15вв

-4

4