Физико-химия растворения и смешения аморфно-кристаллических природных полимеров (18.02.2008)
Автор: Сашина Елена Сергеевна
си, мольн. % (Н, Дж/ моль смеси Диметилсульфоксид 39.0 190.2 717.1 48.5 82.4 784.4 665.0 86.4 98.3 600.1 Диметилформамид 60.0 216.2 1102.8 70.8 84.0 30.2 806.2 85.5 98.1 759.1 Формамид 64.0 - 876.8 - 1520.0 - 2001.3 - 2130.0 - 2200.6 - 2210.9 82.9 93.3 - 1847.4 - 1734.1 - 1629.2 - 1510.3 - 1400.0 - 843.4 94.2 98.8 - 675.0 - 535.5 - 415.5 - 315.3 - 132.6 Взаимодействие за счет образования водородной связи между атомом кислорода NO-группы аминооксида и протоном протонодонорного растворителя приводит к уменьшению электронодонорных свойств и растворяющей способности аминоксида. Апротонные жидкости образуют более слабые связи моногидрат NMMO – органический компонент, чем в исходном моногидрате NMMO. Взаимодействие с апротонными растворителями не ухудшает растворяющей способности аминоксида до более высоких концентраций апротонных добавок, среди которых выделяется диметилсульфоксид (ДМСО). Для изучения особенностей взаимодействия в тройной системе NMMO – вода – ДМСО использовали метод ЯМР-релаксации. Метод позволяет получить количественные характеристики подвижности ядер протонов и дейтронов, отражающие их участие в различных связях и прочность этих связей. В смеси дейтерированного ДМСО с моногидратом NMMO подвижность дейтронов уменьшается (рисунок 1а), поскольку сульфоксидные группы молекул ДМСО взаимодействуют с атомами водорода молекул воды. Высокие электронодонорные свойства ДМСО являются причиной уменьшения энергии связи между водой и аминоксидом, что подтверждается увеличением подвижности протонов воды в системе при увеличении содержания ДМСО (рисунок 1б). Рисунок 1 - Зависимость времени релаксации: а) дейтронов ДМСО от содержания NMMO·Н2О в смеси; б) протонов воды в NMMO·Н2О от содержания ДМСО Оптимизированная структура комплекса NMMO – вода – ДМСО приведена на рисунке 2. Квантово-химические расчеты показывают, что в системе NMMO – вода - ДМСО электронодонорные свойства молекулы аминоксида выше, чем в системе NMMO – вода. Рисунок 2 - Оптимизированная структура комплекса NMMO – вода – ДМСО Абсолютные значения положительного заряда атома азота и отрицательного заряда атома кислорода в группе NO аминоксида в присутствии ДМСО увеличиваются на 0,08 и 0,16 е, соответственно. 2.2 Растворы и расплавы солей Растворение природных полимеров происходит в водных и водно-органических солевых растворах с полностью разрушенной первичной структурой растворителя, что достигается высокой концентрацией соли в растворе. Растворяющая способность растворов солей зависит от природы растворителя, а также от вида аниона и катиона. Растворяющая способность солевых органических апротонных систем уменьшается в зависимости от вида аниона в ряду Cl? > Br? > SCN?, в протонодонорных системах наблюдается обратная тенденция. Существенным недостатком солевых растворяющих систем, сдерживающим их широкое применение в качестве растворителей природных полимеров, является необходимость удаления соли из раствора или готового изделия. |