Целлюлоза, будучи основным по массе органическим веществом (ежегодно возобновляемым в виде однолетних растений или как составная часть древесины), привлекает все возрастающее внимание исследователей. В качестве одного из самых распространенных полимеров на Земле целлюлоза вовлечена в развитие учения о растворах. Это новое научное направление в области физикохимии неводных растворов целлюлозы и ее производных особенно бурно развивается последние десять лет. Применение неводных растворов целлюлозы и ее производных открывает возможности создания новых материалов, в том числе с уникальными оптическими и физико-механическими свойствами, за счет образования жидких кристаллов и реализации высоко ориентированного состояния.
Объединение в одной книге методов машинной имитации математических моделей и экспериментальных данных по комплексному исследованию физико-химических свойств неводных растворов целлюлозы и ее производных представляется закономерным. Именно количественное согласование теоретических расчетных и экспериментальных параметров взаимодействия целлюлозы и ее производных с неводными растворителями открывает возможности прогнозирования фазовых переходов на основе корреляций растворяющей способности жидкостей по отношению к целлюлозе, полисахаридам и их производным. Заметное место в книге уделено рассмотрению закономерностей изменения кон-формационных параметров эфиров целлюлозы в растворах. Принципиальным вопросом является обнаружение влияния растворителя и модификации целлюлозы на возникновение жидкокристаллического состояния.
Особый интерес представляют структурно-термодинамические параметры сольватации в неводных растворах целлюлозы и ее производных на основе исследований методами спектроскопии и термохимии. Заметное внимание уделено особенностям реологических свойств лиотропных жидких кристаллов на основе эфиров целлюлозы. Приведены результаты термогравиметрических исследований.
Глава 1 написана Г.Н. Марченко, главы 2-7 - в.В. Мясоедовой, Г.А. Крестовым.
Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность коллегам, совместно с которыми были получены экспериментальные данные, нашедшие отражение в книге, и прежде всего С.Ю.Белову, О.В.Алексеевой, В.А. Дарагану, Е.Э.Ильиной, С.А.Покровскому, 0.В.Рожковой.
Постоянно возрастающий темп потребления углеродсодержащего сырья (преимущественно в виде нефти, природного газа) при современном уровне развития промышленного потенциала приводит к необратимому расходованию сырьевых ресурсов. Экологические последствия, обусловленные выбросом в атмосферу продуктов сгорания различных топлив, также необратимы.
Отсюда возникает необходимость разработки новых подходов к решению проблемы углеродсодержащего сырья, позволяющих в перспективе видеть возможность устранения рассмотренных неблагоприятных тенденций. Один из них может предусматривать разработку новых прогрессивных технологий, позволяющих исключить указанные недостатки.
Ключевым фактором возрастающего интереса к целлюлозе являются широкие возможности получения разнообразных изделий с заранее заданными свойствами - волокон, пленок, мембран, нетканых и других материалов -путем переработки через растворы. Исследования в этой области начались в связи с затруднениями с нефтяными ресурсами, и особенно активными они стали в последнее время. Нефтяные ресурсы постоянно исчерпываются; естественно думать о переработке целлюлозы в синтетическую продукцию общего и специального назначения, которая до сих пор вырабатывалась из нефти, а также в изделия с сохранением уникальных свойств, например гидрофильных волокон.
Целлюлоза - это самый распространенный на Земле органический материал (в виде однолетних растений или как составная часть древесины). Способность к ежегодному возобновлению целлюлозы составляет 5°ю10 тонн. Кроме того, только старой бумаги, которую человечество выбрасывает после использования, насчитывается voo млн тонн. Зачастую не используются в достаточной степени отходы хлопкопрядения в текстильной промышленности. Возможность возобновления создает неисчерпаемую базу для переработки целлюлозы в качестве исходного сырья.
В связи с тем, что температура стеклования целлюлозы выше температуры разложения, целлюлозу можно переработать только через растворы. Для
использования преимуществ целлюлозы, являющейся идеальным во многих отношениях волокнообразующим полимером и постоянно подрастающим природным сырьем, необходимо устранение или снижение до минимума недостатков, характерных для вискозного или медно-аммиачного технологического процесса. Наметилась тенденция к снижению объема выпуска вискозы и медно-аммиачного волокна в СССР. К недостаткам этих производств, в первую очередь, относятся экологическая вредность и высокие капиталовложения, обусловленные многостадийностью производства. В связи с этим для научно-исследовательских работ (наряду с усовершенствованием и рационализацией вискозного процесса) встала задача подбора растворителей без применения сероуглерода и переработки полученных растворов. Кроме того, нахождение новых растворителей открывает перспективы получения композиционных материалов на основе целлюлозы, синтеза простых и сложных эфиров в гомогенных условиях.
Наиболее перспективной ч точки зрения практической реализации экологически чистой безотходной технологии нам представляется переработка целлюлозы через растворы, хотя оценка правильности этого направления порой вызывает дискуссии.
В этой связи изучение растворимости целлюлозы в неводных растворителях и физико-химических свойств неводных растворов базируется на количественном согласовании экспериментальных и теоретических п?эаметров взаимодействия целлюлозы с неводными растворителями. Необходима разработка новых критериев оценки интенсивности донорно-акцепторного взаимодействия целюлозы с неводными растворителями на основе использования методов колебательной спектроскопии, рассмотрение корреляций растворяющей способности неводных растворителей по отношению к целлюлозе с энергетическими параметрами донорно-акцепторного взаимодействия. Важен также учет влияния растворителей на особенности возникновения водородных связей, а также полярных и неполярных дисперсионных взаимодействий в неводных растворах. Оценка термодинамических и кинетических параметров систем позволяет осуществлять направленный подбор растворителей и реализовать жидкокристаллическое состояние в растворах. При этом создаются предпосылки для переноса высокоориентированного состояния в изделия и получения новых материалов с уникальными оптическими, прочностными и другими заранее заданными свойствами.
зэть >сть оп-
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ДИСЛОВИЕ...................3
ДЕНИЕ....................4
J[_ |гава 1. МЕТОДЫ МАШИННОЙ ИМИТАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В 4>ИЗИКО-
||МИИ РАСТВОРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ......... 6
1.1, Разбавленные растворы ............ 7
1,1.1. Методические вопросы ............ 7
Jf.1.2, Равновесные свойства............. 13
1.1.3, Динамические свойства........... 17
1.1.4, Полуразбавленные растворы. Скейлинг и машинная ими-тация ................ 21
1.1.5, Монодисперсные системы; концентрационные зависимости 24
1.1.6, Полидисперсные системы ........... 31
j 1,1,7, Полимерные жидкости. Конформационная структура макро-
| молекул................ 32
I 1,2, Корреляция в жидких полимерах ......... 35
1.3, Рептационное движение ............ 37
1.4, Частично упорядоченные системы. Жидкокристаллические по-полимеры................ 40
1.5, Динамика конформационных перестроек целлюлозы ..... 44
Литература...................50
Глава 2. ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЯ НА РАВНОВЕСНУЮ И КИНЕТИЧЕСКУЮ ЖЕСТКОСТЬ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЦЕПИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ В РАСТВОРАХ . . 57
2.1, Моделирование конформационных характеристик макромолекул целлюлозы и ее производных..........58
2.2, Гидродинамические и конформационные параметры целлюлозы
и ее производных в неводных растворах ...... 60
i 2,3, Влияние молекулярных характеристик целлюлозы и ее произ-j водных на равновесную жесткость в растворах .... 69 ! 2,4, Закономерности влияния смешанных растворителей на кон-j формационные параметры макромолекул производных целлюло-' зы в смешанных растворителях и фазовые переходы ... 75 2,5, Влияние диэлектрических свойств растворителей на равновесную жесткость молекул производных целлюлозы в растворах ..................79
Литература...................82
Глава 3. РАСТВОРИМОСТЬ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ В НЕВОДНЫХ РАСТВОРАХ.....................86
3.1. Прогнозирование растворимости полимеров и лиотропные жидкие кристаллы в растворах целлюлозы и ее производных 86
3.2, Термотропный мезоморфизм производных целлюлозы . . . .111 Литература...................114
Глава 4. СОЛЬВАТАЦИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ В НЕВОДНЫХ 119 РАСТВОРАХ ....................
4. 1. Оценка образования Н-комплексов методом ядерной магнит-
ной релаксации молекулярных зондов в неводных растворах
производных целлюлозы ............ 119
4.2. ИК-спектроскопия неводных растворов целлюлозы .... 130
Литература................. J33
Глава 5. СОЛЬВАТАЦИЯ И ТЕРМОХИМИЯ НЕВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ.................135
5.1. Энтальпийные характеристики сольватации неэлектролитов 135
5. 2. Математические модели для расчета избыточной энтальпии
смешения................]3д
5.3. Энтальпии растворения, разбавления и смешения полисахаридов: декстраны в воде, неводных и смешанных растворителях.................141
5. 4. Влияние природы растворителя на энтальпию его взаимодействия с целлюлозой и ее производными ....... 144
5. 5. Влияние степени замещения гидроксильных групп макромо-молекул целлюлозы эфирными группами и физико-химических свойств растворителей на энтальпии растворения производных целлюлозы в жидкостях ....... ]48
5. 6. Влияние степени замещения гидроксильных групп макромоле-
кул целлюлозы ацетатными и концентрации полимера на энтальпии растворения полиэтиленгликоля в растворах ацетатов целлюлозы в диметилсульфоксиде ....... 159
5.7. Химическая неоднородность и термохимические свойства целлюлозы................160
5.8. Взаимосвязь структуры целлюлозы и ее производных и термохимических характеристик растворения ...... 161
5.9. Зависимость энтальпий растворения, разбавления и взаимодействия от молекулярной массы полимеров ...... 166
Литература...................168
Глава 6. ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ- И ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ЛИОТРОПНЫХ Ж-СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫХ . . .173
6. 1. Общая характеристика реологических свойств неводных рас-
творов целлюлозы, ее простых и сложных эфиров . . . .173 6.2. Влияние концентрации полимера на конформационное состояние макромолекул в растворах и реологические характеристики ................180
6. 3. Влияние деформации сдвига на реологические свойства и конформационные параметры концентрированных растворов
жсткоцепных полимеров ...........182
6. 4. Особенности реологического поведения лиотропных Ж-сис-
тем на основе целлюлозы и ее производных .....185
Литература...................203
Глава 7. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ПОЛИСАХАРИДОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ ....................206
Литература...................219
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................221
Цена: 100руб.
