Исследование процесса бензилирования древесины осины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.03, кандидат химических наук Катраков, Игорь Борисович

• Катраков, Игорь Борисович
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Катраков, Игорь Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Влияние ультраструктуры клеточной стенки на реакционную способность древесины и ее компонентов при химической обработке.

1.2 Реакционная способность гидроксильных групп основных компонентов древесного комплекса в реакции О-алкилирования.

1.3 Способы предобработки древесины.

1.3.1 Превращение древесины и ее компонентов в процессе взаимодействия с водными растворами щелочей.

1.3.2 Механические методы предобработки.

1.3.3 Сочетание различных методов предобработки.

1.4 О-Ал кил ирование древесины.

1.4.1 Бензилирование целлюлозы.

1.4.2 Бензилирование гемицеллюлоз.

1.4.3 Бензилирование лигнина.

1.4.4 Бензилирование древесины.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Подготовка и очистка химических реагентов.

2.2 Выделение компонентов древесины осины.

2.3 Подготовка образцов целлюлозы и древесины осины для бензилирования.

2.4 Методика бензилирования древесины осины и ее компонентов.

2.5 Бензилирование с использованием механохимической активации.

2.6 Очистка продуктов бензилирования.

2.7 Исследование продуктов бензилирования.

2.7.1 ИК- и ЯМР-спектроскопические исследования.

2.7.2 Термический и термомеханический анализ, термомеханический метод масс-спектрометрии.

2.7.3 Рентгенодифракционный анализ.

2.7.4 Электронная микроскопия.

2.7.5 Определение содержания бензильных групп модифицированным методом Цейзеля.

2.7.6 Определение растворимости продуктов бензилирования.

2.8 Выделение компонентов из бензилированной древесины.

2.9 Получение плитных материалов на основе связующего бензилдревесины.

2.10 Изучение физико-механических свойств плитных материалов.

2.11 Обработка результатов экспериментов.

ГЛАВА III. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1 Оценка реакционной способности при бензилировании древесины осины и ее компонентов.

3.1.1 Влияние условий на бензилирование древесины осины.

3.1.2 Изучение кинетики бензилирования древесины осины.

3.1.3 Исследование продуктов бензилирования древесины осины методами ИК- и ЯМР-спектроскопии.

3.2 Изучение бензилирования основных компонентов древесины.

3.2.1 Бензилирование целлюлозы.

3.2.2 Превращения гемицеллюлоз в процессе бензилирования.

3.2.3 Исследование бензилирования холоцеллюлозы.

3.2.4 Превращения лигнина при бензилировании древесины осины.

3.3 Исследование продуктов бензилирования основных компонентов древесины методами ИК- и ЯМР-спектроскопии.

3.4 Превращения древесины осины в процессе бензилирования.

3.5 Исследование процесса и состава продуктов бензилирования древесины с использованием механохимической предобработки.

3.6 Свойства продуктов бензилирования.

3.7 Бензилированная древесина - связующее при изготовлении плитных материалов.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процесса бензилирования древесины осины»

Одно из основных направлений развития современной химии высокомолекулярных соединений - это химическая модификация полимеров с целью придания им заранее заданных свойств. Решение этой проблемы для природных растительных полимеров особенно актуально в настоящее время, когда запасы невоспроизводимого сырья (нефти, природного газа и каменного угля) постоянно снижаются.

В условиях возрастающего дефицита сырья и в рамках защиты окружающей среды перед исследователями ставится задача комплексного и рационального использования древесного сырья и полного использования древесных отходов.

Получение модифицированных материалов на основе лигноуглеводного сырья, обладающих ценными свойствами, значительно повышающими эффективность их использования в различных отраслях народного хозяйства, невозможно без разработки и создания принципиально новых методов химических превращений лигноуглеводных материалов и направленного изменения их состава и свойств.

Проблема комплексного безотходного использования древесины с целью получения из нее продуктов, способных частично заменить аналогичные производные, полученные из целлюлозы, предназначенной для химической переработки, является одной из важных в настоящее время. Одним из термопластичных и широко используемых эфиров в первой половине XX века является бензилированная целлюлоза. Первое упоминание о синтезе бензили-рованной целлюлозы датируется 1920 годом. Она нашла свое применение в качестве пластических масс, лаков и пленок. С развитием промышленности интерес к бензилцеллюлозе постепенно начал исчезать. С 50-х годов в Англии и США она уже не производится в промышленном масштабе, а в Германии она находила лишь частичное применение. Низкие термопластичность и светостойкость, легкоплавкость, высокая пластичность и плохая полируе-мость бензилцеллюлозы, а также появление ряда новых термопластичных материалов, в особенности полимеризационных смол снизили ее технические преимущества: низкий удельный вес, исключительную водостойкость, превосходную адгезионную способность и высокие диэлектрические свойства.

В 70 - 80-х годах вновь возобновился интерес как к процессу бензили-рования, так и к изучению свойств продуктов бензилирования. Наряду с целлюлозой бензилированию стали подвергать и другие целлюлозосодержащие материалы.

Схема получения термопластичных материалов из органического сырья значительно сложнее схемы пластификации древесины, уже являющейся смесью готовых высокополимерных веществ, которые нужно уметь правильно использовать, сохранив при этом все их положительные качества и придав им способность пластифицироваться. Древесина состоит их двух различных в химическом отношении полимеров (углеводного и ароматического), каждый из которых может превращаться в пластичные материалы своим путем. Тем не менее, и у лигнина и у полисахаридов имеются схожие свойства вследствие наличия у них одинаковых функциональных групп, в частности, гидроксильных. В этих точках соприкосновения, по-видимому, следует искать химические реакции, по которым могут прореагировать вещества обоих типов.

В зависимости от условий и глубины превращения, получаемые бензил-производные, могут в разной мере отличаться по свойствам от исходной древесины: полностью или частично растворяться в органических растворителях, проявлять термопластичность, высокую адгезионную способность и т.д.

Наибольший интерес для целей переработки во всевозможные производные представляет древесина осины, ресурсы которой весьма значительны. При этом немаловажное значение имеет тот факт, что малоценные древесные породы характеризуются значительно более высоким приростом по сравнению с породами, обладающими более высокими физико-механическими показателями и имеющими широкое применение. Фактором, стимулирующим развитие исследований в области улучшения свойств древесины, является также и повышение требований к качеству изделий из древесины при заметном ухудшении качества сырья, используемого для их изготовления.

Целью наших исследований является установление основных закономерностей бензилирования древесины осины и ее основных компонентов, изучение свойств продуктов и области их применения.

Работа выполнена на кафедре органической химии Алтайского государственного университета.