При нагревании образцов различных полимеров наблюдается монотонное изменение их физико-химических свойств. При достижении определенных температур переходов происходит резкое изменение некоторых свойств полимеров. Целлюлоза, как известно, является линейным стереорегулярным полукристаллическим полисахаридом, состоящим из ангидроглюкозных звеньев, соединенных 1,4-β-глюкозидными связями. Этот полисахарид имеет сложную надмолекулярную структуру, состоящую из упорядоченных и менее упорядоченных некристаллических доменов. В данной статье описаны и проанализированы температурные переходы в некристаллических доменах целлюлозы. Показано, что вследствие структурной неоднородности некристаллические домены имеют три температурных перехода релаксационного типа, причем α1-переход при 490-500 К и α2-переход при 380-410 К вызваны возникновением сегментарной подвижности в мезоморфных кластерах с повышенной плотностью и в аморфных кластерах с пониженной плотносью соответственно, тогда как β-переход при 280-300 К связан с подвижностью отдельных звеньев или небольших сегментов в наиболее рыхло упакованных аморфных кластерах, расположенных, вероятно, на внешней поверхности фибрилл целлюлозы. Под действием воды и других пластификаторов все три изофазовых перехода смещаются в область более низких температур. Наряду с α- и β-переходами наблюдается также более низкотемпературный γ-переход в области 180-200 К, вызванный подвижностью гидроксиметиленовых групп звеньев в некристаллических доменах целлюлозы.
When samples of various polymers are heated, there is a monotonic change of various physico-chemical, physical and chemical properties until achieving of certain transition temperatures at which an abrupt change in properties of the polymers is observed. Cellulose is known to be a linear stereoregular semi-crystalline polysaccharide composed of anhydroglucose units joined by 1,4-β-glycosidic bonds. This polysaccharide has a complex supramolecular structure consisting of ordered crystallites and less ordered noncrystalline domains. This review article contains the description and discussion of temperature transitions in non-crystalline domains of cellulose. It has been shown that due to structural heterogeneity the non-crystalline domains have three temperature transitions of relaxation type, where the α1 transition at 490-500 K and α2 transition at 380-410 K are caused by the occurrence of segmentalmobility in dense mesomorphous and less packed amorphous clusters, respectively; whereas the β transition at 260-300 K is related to the mobility of small segments in loose packed amorphous clusters, which probably are located on the outer surface of cellulose fibrils. Under the action of water and other plasticizers all three isophase transitions are shifted to lower temperatures. Along with α and β transitions, also low-temperature γ transition at 180-200 K is observed due to mobility of hydroxy-methylene groups in noncrystalline domains of cellulose.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.