一种纤维素分子量及分子量分布的表征方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维素分子量的表征方法。在离子液体/共溶剂体系中温和条件下快速地实现纤维素的溶解。且溶解过程对纤维素分子量及分子量分布无影响，所得的纤维素溶液呈分子级分散，通过GPC准确地表征了纤维素的分子量及分子量分布。并且，该方法适用于各种不同分子量、不同来源的纤维素原料以及纤维素再生制品。制品。制品。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素分子量及分子量分布的表征方法


[0001]本专利技术属于高分子化学和分析化学领域，涉及一种纤维素分子量及分子量分布的表征方法。

技术介绍

[0002]纤维素是地球上储量最大的天然高分子，其分子量参数是纤维素基材料的关键基础信息，因此对纤维素分子量及分子量分布的准确表征极其重要。目前，将纤维素直接溶解在特殊溶剂中是测定纤维素分子量及其分布的重要方法，结合凝胶渗透色谱(GPC)，其可快速、直接地得到纤维素分子量及分子量分布信息。然而，目前最常用的基于N,N
‑
二乙基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)体系的色谱法存在着预活化步骤繁琐(需要高温活化数天)、高分子量纤维素溶解困难和纤维素分子链会不可避免的发生聚集和缔合等问题，即使对同一样品进行测量，不同研究组测得的结果也具有较大差异性。因此，发展一种能够快速、准确和可操作性强的纤维素分子量及分子量分布的表征新方法对学术界基础研究和工业界生产应用十分重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种纤维素分子量的表征方法，所述表征方法包括如下步骤：
[0004](1)纤维素溶液的制备：纤维素溶解在离子液体/共溶剂I体系中，得到纤维素溶液A；向所述纤维素溶液A中加入共溶剂II，得到纤维素溶液B；
[0005](2)流动相的配置：将离子液体与共溶剂I、共溶剂II混合，所得混合溶剂作为流动相C使用；
[0006](3)色谱法测试：将所述纤维素溶液B用基于所述流动相C的凝胶渗透色谱进行纤维素分子量及分子量分布的测定。
[0007]根据本专利技术的实施方案，对所述纤维素的来源不做特别限定，即该表征方法适用于各种不同分子量、不同来源的纤维素原料以及纤维素再生制品。比如，所述纤维素可以为微晶纤维素、木浆粕、细菌纤维素、精制棉、黏胶纤维、玻璃纸、棉浆粕、纤维素齐聚物等中的一种或多种的混合物。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述离子液体为咪唑阳离子与羧酸阴离子所形成的熔融盐。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述咪唑阳离子上有取代基团。优选地，所述取代基团可为烷基或烯基，更优选地，所述取代基团可为C1‑
12
烷基、C1‑
12
烯基等中的至少一种。作为示例，所述取代基团可以为甲基、乙基、丁基、烯丙基中的一种或多种。
[0010]优选地，所述离子液体的羧酸阴离子为甲酸根、醋酸根和丙酸根中的至少一种。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述离子液体可以选自1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐(BmimAc)、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述共溶剂I与共溶剂II相同或不同，彼此独立地可以为
N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)、吡啶、吡咯烷酮、乙腈、二氯甲烷、氯仿、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、d
‑
戊内酰胺、e
‑
己内酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮(DMI)、N,N
’‑
二甲基丙烯脲、N,N,N
’
,N
’‑
四甲基脲、二甲基亚砜(DMSO)、环丁砜、乙酰丙酮、叔丁醇、叔戊醇等中的一种或多种。作为示例，所述共溶剂I与共溶剂II可以彼此独立地为DMSO、DMF、DMAc、DMI中的一种或多种。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述溶液A中纤维素的质量浓度为0.1
‑
5％。作为示例，所述溶液A中纤维素的质量浓度可以为0.1％、1％、2％、3％、5％。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述溶液A中，离子液体与共溶剂I的质量比为1:0.5
‑
1:10，例如为1:0.5、1:1、1:2、1:5、1:8、1:10。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述溶液A在配制过程中，还包括对其搅拌直至形成透明澄清溶液。例如，所述搅拌的温度为室温；所述搅拌的时间为0.5h
‑
2h，示例性为1h。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述溶液B中，纤维素的浓度为0.5
‑
5mg/mL。作为示例，所述溶液B中纤维素的浓度可以为2mg/mL。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述溶液B在配制过程中，还包括对其搅拌。例如，所述搅拌的温度为室温；所述搅拌的时间为0.5h
‑
2h，示例性为0.5h。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述表征方法还包括对溶液B进行过滤。例如，将溶液B通过滤膜过滤。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述溶液B中，离子液体与共溶剂的质量(共溶剂I和共溶剂II的总质量)比为1:1
‑
1:100。作为示例，所述离子液体与共溶剂的质量比可以为1:20或1:30。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述流动相C中，离子液体与共溶剂的质量(共溶剂I和共溶剂II的总质量)比为1:1
‑
1:100。作为示例，所述离子液体与共溶剂的质量比可以为1:20或1:30。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述流动相C的配制还包括将混合溶剂超声。例如，所述超声的时间为0.5h
‑
1h，示例性为0.5h。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述色谱测试条件中的流速为0.1
‑
2.0mL/min。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述离子液体和共溶剂I、共溶剂II均为色谱级纯度。
[0024]本专利技术还提供上述表征方法在粗略判断高、低分子量纤维素在纤维素混合样品中的占比的应用。
[0025]根据本专利技术的实施方案，当所述纤维素混合样品中含有至少两种分子量差异明显的纤维素时，凝胶渗透色谱法测试得到宽峰，通过宽峰中主峰与肩峰的相对高低，可粗略判断高、低分子量纤维素在所述纤维素混合样品中的占比。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术出人意料地发现，在离子液体/共溶剂体系温和条件下可以快速地实现纤维素的溶解。且溶解过程对纤维素分子量及分子量分布无影响，所得的纤维素溶液呈分子级分散，通过GPC准确地表征了纤维素的分子量及分子量分布。并且，该方法适用于各种不同分子量、不同来源的纤维素原料以及纤维素再生制品。
附图说明
[0028]图1为实施例1中，纤维素样品的GPC流出曲线。
[0029]图2为实施例2中，纤维素样品的GPC流出曲线。
[0030]图3为实施例3中，纤维素样品的GPC流出曲线。
[0031]图4为实施例4中，纤维素样品的GPC流出曲线。
[0032]图5为实施例5中，纤维素样品的GPC流出曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素分子量的表征方法，所述表征方法包括如下步骤：(1)纤维素溶液的制备：纤维素溶解在离子液体/共溶剂I体系中，得到纤维素溶液A；向所述纤维素溶液A中加入共溶剂II，得到纤维素溶液B；(2)流动相的配置：将离子液体与共溶剂I、共溶剂II混合，所得混合溶剂作为流动相C使用；(3)色谱法测试：将所述纤维素溶液B用基于所述流动相C的凝胶渗透色谱进行纤维素分子量及分子量分布的测定。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素为微晶纤维素、木浆粕、细菌纤维素、精制棉、黏胶纤维、玻璃纸、棉浆粕、纤维素齐聚物中的一种或多种的混合物。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体为咪唑阳离子与羧酸阴离子所形成的熔融盐。优选地，所述咪唑阳离子上有取代基团。优选地，所述取代基团可为烷基或烯基，更优选地，所述取代基团可为C1‑
12
烷基、C1‑
12
烯基等中的至少一种。优选地，所述离子液体的羧酸阴离子为甲酸根、醋酸根和丙酸根中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述共溶剂I与共溶剂II相同或不同，彼此独立地可以为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)、吡啶、吡咯烷酮、乙腈、二氯甲烷、氯仿、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、d
‑
戊内酰胺、e
‑
己内酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、1,3
‑
二甲基
‑2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金明，周彦，张军，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：