Корчагина Анна Александровна - кандидат технических наук, научный сотрудник,
659322, Бийск, ул. Социалистическая, 1
Anna A. Korchagin - Cand. Sci. (Engineering), Researcher.
1, Sotsialisticheskaya St., 659322, Biysk
Работа посвящена исследованию нового национального сырьевого ресурса – мискантуса гигантского сорта Камис, позиционируемого в качестве наиболее перспективного природного источника получения высококачественной целлюлозы с целью ее дальнейшей химической функционализации. В условиях опытно-промышленного производства из исходного сырья с содержанием целлюлозы 50,2% азотнокислым способом выделена опытная партия технической целлюлозы, характеризующаяся высокими значениями массовой доли α-целлюлозы – 92,8% и степени полимеризации – 1200. На основе опытной партии технической целлюлозы получен образец нитратов целлюлозы с основными функциональными свойствами: массовой долей азота 11,18%, вязкостью 48 мПа·с и растворимостью 94%. Синтезированный образец характеризуется предельно высокой растворимостью в ацетоне, что подтверждает получение именно азотнокислых эфиров целлюлозы, и высоким выходом – 150%. Методом ИК-Фурье спектроскопии идентифицированы основные функциональные группы в опытной партии технической целлюлозы (3384, 2902, 1639, 1428, 1370, 1319, 1161, 700–500 см-1) и в образце нитратов целлюлозы (1659, 1278, 834, 746, 683 см-1), установлена соответствующая принадлежность к целлюлозе и азотнокислым эфирам целлюлозы. Методом растровой электронной микроскопии охарактеризованы структурно-морфологические особенности волокон опытной партии технической целлюлозы и образца нитратов целлюлозы. Методами совмещенного термогравиметрического и дифференциально-термического анализов установлены высокие значения температуры начала интенсивного разложения – 197 °С и удельной теплоты разложения – 6,92 кДж/г. Полученные результаты обосновывают способность целлюлозы, выделенной из нового альтернативного источника, к химической функционализации в азотнокислые эфиры целлюлозы с удовлетворительными функциональными свойствами.
The work is devoted to the study of a novel national raw material resource Miscanthus × Giganteus var. KAMIS, which is positioned as one of the most promising natural sources for obtaining high-quality cellulose for the purpose of its further chemical functionalisation. A batch of technical cellulose isolated from raw materials under pilot production conditions using the nitric acid method having a cellulose content of 50.2% was characterized by high α-cellulose mass fraction (92.8%) and degree of polymerisation (1200) values. On the basis of the pilot batch of technical cellulose, a sample of cellulose nitrates offering basic functional properties was obtained: mass fraction of nitrogen – 11.18%; viscosity – 48 MPa·s; solubility – 94%. The synthesised sample is characterized by extremely high solubility in acetone, confirming the production of cellulose nitric acid esters, and a high yield of 150%. IR-Fourier spectroscopy was used to identify the main functional groups in the experimental batch of technical cellulose (3384, 2902, 1639, 1428, 1370, 1319, 1161, 700–500 cm-1) and in a sample of cellulose nitrates (1659, 1278, 834, 746, 683 cm-1). Acorresponding affiliation to cellulose and cellulose nitric acid esters was established. The structural and morphological features of the fibres of the experimental batch of technical cellulose and a sample of cellulose nitrates were characterised using scanning electron microscopy. Combined methods of thermogravimetric and differential thermal analyses were used to establish high initial temperature (197 °C) and specific heat of decomposition (6.92 kJ/g) values at the beginning of intensive decomposition. The obtained results substantiate the possibility to chemically functionalise cellulose isolated from a new alternative source into cellulose nitric acid esters with satisfactory functional properties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.