СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗ ХЛОПКА И ТРАВЯНИСТЫХ РАСТЕНИЙ

УДК 661.728

  • Ксения Сергеевна Момзякова Казанский национальный исследовательский технологический университет Email: ksunya-fadeeva@yandex.ru
  • Алексей Александрович Шинкарёв Казанский национальный исследовательский технологический университет Email: shinkarev84@mail.ru
  • Тимур Рустамович Дебердеев Казанский национальный исследовательский технологический университет Email: deberdeev@mail.ru
  • Зимфира Талгатовна Валишина Казанский национальный исследовательский технологический университет Email: zimval1@yandex.ru
  • Александр Александрович Берлин Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН Email: berlin@chph.ras.ru
  • Рустам Якубович Дебердеев Казанский национальный исследовательский технологический университет Email: rudeberdeev@mail.ru
DOI_disc_logo https://doi.org/10.14258/jcprm.2021038852
Ключевые слова: порошковая целлюлоза, микрокристаллическая целлюлоза, наноцеллюлоза, хлопок, лен, люцерна, овес, рентгеноструктурный анализ, ИК-Фурье-спектроскопия, структурные параметры, экструдер

Аннотация

Установлено, что экструзионная обработка хлопковой целлюлозы в водной среде с последующей сушкой и размолом на молотковой дробилке приводит к уменьшению размеров кристаллитов в поперечном направлении ([110] и [100]) в результате механодеструкции макромолекул целлюлозы, а последующий кислотный гидролиз целлюлозы в растворах H2SO4 – к возрастанию размеров кристаллитов в поперечном направлении ([110], [110] и [100]) за счет процессов сокристаллизации. Показано, что щелочная варка целлюлозосодержащего материала с последующей экструзионной обработкой, отмывкой, сушкой и размолом на молотковой дробилке приводит к увеличению поперечных размеров кристаллитов в направлении [ 110] и [100] – для целлюлозы льна и в направлениях [110], [110] и [100] – для целлюлозы из овса и люцерны в результате частичного удаления из целлюлозосодержащего материала лигнина и гемицеллюлоз.

Выявлены отличия в размерах областей когерентного рассеяния и параметрах кристаллографической ячейки образцов целлюлозы из хлопка и травянистых растений (лен, овес и люцерна), а также между образцами из овса и люцерны, полученными в одинаковых условиях при одинаковом виде исходного сырья (солома).

Установлено, что предложенная ступенчатая технология обработки хлопкового и льняного волокна приводит к незначительному снижению степени кристалличности и средней степени полимеризации, что указывает на перспективность разработанной технологии получения высоковязких порошковых целлюлоз различного назначения.

Между значениями степени упорядоченности структуры образцов целлюлозы из различного растительного сырья, вычисленными с использованием рентгеноструктурного анализа и ИК-Фурье-спектроскопии, установлены коэффициенты корреляции, позволяющие адекватно сравнивать все известные литературные и экспериментальные данные.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Ксения Сергеевна Момзякова, Казанский национальный исследовательский технологический университет

аспирант

Алексей Александрович Шинкарёв, Казанский национальный исследовательский технологический университет

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Тимур Рустамович Дебердеев, Казанский национальный исследовательский технологический университет

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой

Зимфира Талгатовна Валишина, Казанский национальный исследовательский технологический университет

доктор химических наук, профессор

Александр Александрович Берлин, Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН

доктор химических наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой химической физики

Рустам Якубович Дебердеев, Казанский национальный исследовательский технологический университет

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник

Литература

Valishina Z.T., Kostochko A.V., Matukhin Ye.L., Aleksandrov A.A. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo univer-siteta, 2013, vol. 16, no. 20, pp. 62–64. (in Russ.).

Prosvirnikov D.B., Safin R.G., Gaynullina D.Sh., Prosvirnikova T.D. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2014, vol. 17, no. 17, pp. 109–112. (in Russ.).

Noskova O.A., Zyryanova O.A., Vel'mozhin S.D. Vestnik PNIPU, 2016, vol. 24, pp. 57–68. DOI: 10.15593/2224-9400/2016.4.04. (in Russ.).

Autlov S.A., Bazarnova N.G., Kushnir Ye.Yu. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2013, no. 3, pp. 33–41. DOI: 10.14258/jcprm.1303033. (in Russ.).

Momzyakova K.S., Deberdeyev T.R., Vershinin M.S., Leksin V.V., Momzyakov A.A., Deberdeyev R.Ya. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2019, no. 3, pp. 15–21. (in Russ.).

Kostochko A.V., Shipina O.T., Valishina Z.T., Garayeva M.R., Aleksandrov A.A. Vestnik Kazanskogo tekhnolog-icheskogo universiteta, 2010, no. 9, pp. 109–112. (in Russ.).

Nugmanov O.K., Grigor'yeva N.P., Lebedev N.A. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2013, no. 1, pp. 29–37. (in Russ.).

Momzyakova K.S., Deberdeyev T.R., Valishina Z.T. i dr. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2019, vol. 22, no. 6, pp. 75–78. (in Russ.).

Aleshina L.A., Glazkova S.V., Lugovskaya L.A. i dr. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2001, no. 1, pp. 5–36. DOI: 10.14258/jcprm.1301029. (in Russ.).

Grunin Yu.B., Grunin L.Yu., Nikol'skaya Ye.A. i dr. Butlerovskiye soobshcheniya, 2010, vol. 20, no. 6, pp. 35–51. (in Russ.).

Aleshina L.A., Gurtova V.A., Melekh N.V. Struktura i fiziko-khimicheskiye svoystva tsellyuloz i nanokompozitov na ikh osnove. [Structure and physicochemical properties of celluloses and nanocomposites based on them]. Petrozavodsk, 2014, 244 p. (in Russ.).

Aabloo A., French A.D., Mikelsaar R.H., Pertsin A.J. Cellulose, 1994, vol. 1, pp. 161–168.

Nishiyama Y. J. Wood Sci., 2009, vol. 55, no. 4, pp. 241–249. DOI: 10.1007/s10086-009-1029-1.

Aldaeus F., Larsson K., Stevanic-Srndovic J. et al. Cellulose, 2015, vol. 22, no. 6, pp. 3991–4002.

Sebe G., Ham-Pichavant F. Ibarboure E. et al. Biomacromolecules, 2012, vol. 13, no. 2, pp. 570–578. DOI: 10.1021/bm201777j.

Li Q., Renneckar S. Biomacromolecules, 2011, vol. 12, no. 3, pp. 650–659. DOI: 10.1021/bm101315y.

Aleshina L.A., Lugovskaya L.A., Filatov A.S. i dr. Elektronnyy zhurnal «Issledovano v Rossii», 2002, no. 203, pp. 2237–2243. (in Russ.).

Nelson M.L., O’Connor R.T. Journal of Applied Polymer Science, 1964, vol. 8, no. 3, pp. 1311–1324.

Aleshina L.A., Lyukhanova I.V., Budayeva V.V. i dr. Uchenyye zapiski Petrozavodskogo gosud. un-ta, 2011, no. 8, pp. 114–117. (in Russ.).

Bergmann J., Kleeberg R., Haase A. et al. Mat. Sci. Forum, 2000, vol. 347–349, pp. 303–308.

Järvinen M. J. Appl. Cryst., 1993, vol. 26, pp. 525–531.

Dzhons D.V. Tsellyuloza i yeye proizvodnyye. [Cellulose and its derivatives]. Moscow, 1974, pp. 119–154. (in Russ.).

Segal L., Creely J.J., Martin A.E. et al. Textile research journal, 1959, vol. 29, pp. 786–794. DOI: 10.1177/004051755902901003.

Momzyakova K.S., Deberdeev T.R., Valishina Z.T. et al. Materials Science Forum, 2019, vol. 992, pp. 791–795.

Momzyakova K.S., Deberdeyev T.R., Valishina Z.T. i dr. Khimicheskaya promyshlennost', 2019, no. 6, pp. 22–26. (in Russ.).

Podgorbunskikh Ye.M. Issledovaniye mekhanofermentativnykh prevrashcheniy polimerov trudnopererabatyvaye-mogo rastitel'nogo syr'ya: avtoref. diss. … kand. khim. nauk. [Investigation of mechanoenzymatic transformations of polymers of difficult-to-process plant raw materials: abstract of thesis. ... Cand. chem. sciences]. Novosibirsk, 2018, 24 p. (in Russ.).

Baryshnikova S.V., Sharypova V.I., Zhizhayeva A.M i dr. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta, 2010, vol. 3, no. 2, pp. 120–127. (in Russ.).

Fayzullayev B.Kh., Akbarov Kh.I., Fayzullayev B.Kh. Problemy nauki, 2017, vol. 9, no. 22, pp. 8–12. (in Russ.).

Ioyelovich M.Ya. Vysokomolekulyarnyye soyedineniya, 2016, vol. 58, no. 6, pp. 604–624. (in Russ.).

Grigor'yeva N.P., Galimullin I.N., Nugmanov O.K. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2014, vol. 17, no. 23, pp. 362–367. (in Russ.).

Grebenkin A.N. Vzaimosvyaz' struktury, svoystv i tekhnologii dispergirovaniya lubovoloknistogo syr'ya v ul'trazvukovykh i gidrodinamichskikh polyakh: diss. … d-ra tekhn. nauk. [The relationship of structure, properties and technology of dispersion of bast fiber raw materials in ultrasonic and hydrodynamic fields: dis. ... Dr. Tech. sciences]. St.-Petersburg, 2003. (in Russ.).

Опубликован
2021-09-27
Как цитировать
1. Момзякова К. С., Шинкарёв А. А., Дебердеев Т. Р., Валишина З. Т., Берлин А. А., Дебердеев Р. Я. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗ ХЛОПКА И ТРАВЯНИСТЫХ РАСТЕНИЙ // Химия растительного сырья, 2021. № 3. С. 61-71. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/8852.
Выпуск
№ 3 (2021)
Раздел
Биополимеры растений

Copyright (c) 2021 Химия растительного сырья

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:

1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.