매우 안정적인 목재 섬유 기반 털이 많은 나노 입자와 기능성 셀룰로오스 기반 생체 고분자를 제조하기 위한 합성 계획이 자세히 설명되어 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
나노 입자, 나노 기술 및 나노 의학의 핵심 소재 중 하나로, 지난 10 년 동안 상당한 중요성을 얻고있다. 금속 기반의 나노 입자 합성 및 환경 번거 로움과 연관되어 있지만, 셀룰로오스 나노 입자 합성을위한 녹색, 지속 가능한 대안을 소개합니다. 여기서, 우리는 나무 섬유를 기반 털이 (비정질 및 결정질 영역 모두 담지) 나노 입자와 생체 고분자의 새로운 클래스를 생성하기 위해 화학 합성 및 분리 방법을 제시한다. 연질 목재 펄프의 요오드 산화를 통해, 셀룰로오스 글루코오스 고리는 2,3- 디 알데히드 그룹을 형성하는 C2-C3 결합이 개방된다. 부분적으로 산화 된 섬유 또한 가열 (예를 들어, T = 80 ° C를) 잘 간헐적 원심 분리에 의해 분리 된 세 가지 제품, 즉 섬유 산화 셀룰로오스, 입체적으로 안정화 된 나노 셀룰로오스 (SNCC), 용해 디 알데히드 수정 셀룰로오스 (DAMC), 결과 공동 용매 부가.부분적으로 산화 된 섬유 (가열하지 않고)는 카르복실기 거의 모든 알데히드 변환 염소산과 반응 중간체 반응성 사용 하였다. 공동 용매 침전 및 원심 분리 electrosterically 안정화 된 나노 셀룰로오스 (ENCC) 및 dicarboxylated 셀룰로오스 (DCC) 결과. 종래 NCC에 비해 SNCC 및 ENCC (카르복실기 함량)를 정확하게 예를 들면 나노 입자 (그램 당 7 개 이상의 밀리몰 관능기 베어링 매우 안정한 나노 입자의 결과로, 요오드 산화 반응을 시간 제어함으로써 제어 하였다 따라서 표면 전하의 알데히드 함유량 베어링 << 1 밀리몰 작용기 / g). 원자 힘 현미경 (AFM), 투과형 전자 현미경 (TEM), 주사 전자 현미경 (SEM)은 막대 형상의 형태로 증명. 전도도 적정, 푸리에 변환 적외선 분광기 (FTIR), 핵 자기 공명 (NMR), 동적 광산란 (DLS), 기적-의 변환이러한 나노 물질의 우수한 특성에 onic 진폭 (ESA) 및 음향 감쇠 분광 창고 빛.
서론
셀룰로오스는, 세계에서 가장 많은 생체 고분자와 같은 하나 (또는 셀룰로오스 나노 CNC라고도 NCC) 나노 결정질 셀룰로오스라는 결정 성 나노 입자를 수득 주요 원료로서 최근에 제공되었다. NCC 합성의 메카니즘을 이해하기 위해 셀룰로오스 섬유의 구조를 탐색 할 필요가있다. 셀룰로오스는 선형 폴리 - 베타 (1,4) -D- 글루코스 잔기 둘 다 분산 중합체를 포함한다. 각 단량체의 설탕 반지 (1.5)의 체인을 형성하는 글리코 시드 산소를 통해 연결된 첫 번째 Nageli 및 Schwendener 2,4에 의해보고 결정 부품 무질서, 비정질 영역을, 교대 도입, 104 글루 코피 라노스 단위 2,3 X됩니다. 소스에 따라 셀룰로오스 성 부분은 다양한 다형 5를 채용 할 수있다.
셀룰로오스 섬유를 강산으로 처리되는 경우, 예컨대 황산, 비정질상이 완전히 가수 분해 될 수 아Y는 중합체 중단 소스에 따라 다양한 종횡비의 결정 입자 (생성하는 예를 들면 폭의 목재면 수율 90 % 이상의 결정 성 나노 막대 ~ 50-10 nm이고, 길이가 ~ 100-300 nm의 tunicin 반면, 박테리아....
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프로토콜
주의 :을 만지기 전에 모든 화학 물질의 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 이 연구에서 사용 된 화학 물질의 대부분은 심각한 건강 피해의 원인이 될 수 있습니다. 이러한 실험실 코트, 장갑, 고글 등의 개인 보호를 사용하는 것은 필수입니다. 안전이 최우선임을 잊지 마십시오. 합성에서 사용되는 물은 증류수된다.
중간체로서 부분적으로 산화 섬유의 제조 1
- 약 2 × 2cm 2의 작은 조각으로 4g Q-90 침엽수 펄프 시트를 눈물.
- 적어도 하루 동안 물에 조각난 펄프 시트를 담근다.
- 거의 균일 한 분산을 달성하기 위해 기계식 분쇄기를 이용하여 습식 분해 펄프.
- 진공 필터를 조립하는, 흐너 깔때기 나일론 필터를 확보 필터 플라스크 깔때기를 배치했다. 다음으로, 적절한 배관을 이용하여 진공 펌프 필터 플라스크를 연결한다. 펌프를 켜고 FUNN에서 분해 된 펄프 용액을 부어엘은 액체에서 펄프를 분리합니다.
- 젖은 펄프 (m 1)의 무게를 측정하고 펄프에 의해 흡수 된 물의 양 계산 : w m, 1 = m 1-4을.
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결과
펄프 및 요오드 염소산 산화 동안 각 분획의 질량 부와 전하 함량은 반응 시간 (표 1)에 달려있다. 또한, DAC 분자량은 가열 조건과 체류 시간 (표 2)에 의존한다. SNCC 및 DAMC가 만들어지면, 이들은 프로판올 (도 1)을 첨가하여 침전. ENCC의 충전 함량을 측정하기 위해, 전도도 적정 (도 2)를 행한다. NCC와 ENCC 콜로이드 동작은 이온 강도와의 pH에 의해 영향을 받는다. 크기와의 KCl 염 농도와 pH를 대 NCC와 ENCC의 제타 전위는 그림 3에 제시되어있다. SNCC는 중성 입자이며, 그 크기는 추가 프로판올 (그림 3)에 의해 영향을 받는다. NCC, ENCC 및 SNCC (도 4)의 투과 전자 현미경 (TEM) 및 원자.......
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토론
이 시각 논문에서 논의 된 화학에 이어, 결정질 및 비정질 두 단계 (털이 나노 결정 셀룰로오스)를 베어링 조정 가능한 충전 매우 안정적인 셀룰로오스 계 나노 입자의 스펙트럼이 생성된다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 요오드 산화 시간에 따라 다양한 제품이 수득된다 : 산화 된 섬유 (분획 1), SNCC (분획 2), 및 DAMC (분획 3) 이들 각각은 정의 된 크기와 같은 고유 특성을 제공하는, 모폴로지 , 결정 및 알데히드 콘텐츠입니다. 다양한 음전하 종, 즉, 분획 1 (카르 펄프 섬유), 분획 2 (ENCC) 및 분획 3 (DCC)의 클로 결과하여 이러한 중간 물질의 추가의 산화는 표 1에 명시된. 요오은 (펄프를 완전히 산화되면 DS = 2), 가열 조건 (온도 및 인큐베이션 시간), 다양한 분자량 및 정도와 디 알데히드 셀룰로스 시리즈 (DAC)에 따라 조리중합을 제조 할 수있다. 표 2는 가열 조건에 비해 DAC의 분자량을.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
FPInnovations 및 NSERC가 NSERC 디스커버리 보조금을 지원하는 산업 연구 의장과 NSERC Innovative Green Wood Fiber Products Network의 재정적 지원을
인정합니다.....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Q-90 침엽수 펄프 | FPInnovations | - | - |
| 소듐 오디 | 시그마-알드리치 | S1878-500G/CAS7790-28-5 | 빛에 민감하고 강한 산화제는 가연성 물질로부터 멀리 보관해야 합니다 |
| 염화나트륨 | ACP 화학 물질 | S2830-3kg/7647-14-5-2 | |
| -프로판올 | Fisher | L-13597/67-63-0 | 가연성 |
| 에틸렌 글리콜 | Sigma-Aldrich | 102466-1L/107-21-1 | |
| -수산화나트륨 | Fisher | L-19234/1310-73-2 | 강염기, 심각한 건강 영향 아 |
| 염소산나트륨 | Sigma-Aldrich | 71388-250G/7758-19-2 | 환원제 및 가연성 물질과 반응 |
| 과산화수소 | Fisher | H325-500/7722-84-1 | 부식성 및 산화제, 서늘하고 어두운 곳에 보관 장소 |
| 에탄올 | 상업용 알코올 | P016EAAN | 가연성 |
| 염산 | ACP 화학 물질 | H-6100-500mL / 7647-01-0 | 강산, 심각한 건강 영향을 일으킴 |
| 하이드 록실 아민 염산염 | 시그마 알드리치 | 159417-100G / 5470-11-1 | 고온 다습에서 불안정, 돌연변이 유발 |
| 원심 분리기 | Beckman Coulter | J2 | High 회전 속도 |
| 고정각 로터 | Beckman Coulter | JA-25.50 | 뚜껑을 조심스럽게 조입니다 |
| 투석 튜빙 | Spectrum Labs | Spectra (부품 번호 132676) | 컷오프 Mw = 12-14 kD, 길이 ~ 30 cm, 너비 ~ 4.5 cm |
| 알루미늄 컵 | VWR | 611-1371 | 57 mm |
| 적정기 | Metrohm | 836 Titrando | - |
참고문헌
- Habibi, Y., Lucia, L. A., Rojas, O. J. Cellulose nanocrystals: Chemistry , self-Assembly , and applications. Chem. Rev. 110 (6), 3479-3500 (2010).
- Samir, M. A. S. A., Alloin, F., Dufresne, A. Review of recent research into cel....
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재인쇄 및 허가
