亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        膠原纖維在[Emim]Br離子液體中溶解機(jī)理的初步研究

        2016-10-20 07:28:31韓雪梅
        杭州化工 2016年1期

        李 那,韓雪梅,鄧 宇

        (天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院,天津300457)

        膠原纖維在[Emim]Br離子液體中溶解機(jī)理的初步研究

        李那,韓雪梅,鄧宇

        (天津科技大學(xué)化工與材料學(xué)院,天津300457)

        膠原纖維與[Emim]Br離子液體固液比一定時(shí),考察溶解時(shí)間、溶解溫度對膠原纖維在離子液體中的溶解的影響,得出在溶解溫度140℃、溶解時(shí)間60min的溶解量最大為13.9%;并通過FT-IR、SEM分析初步探究膠原纖維在離子液體中的溶解機(jī)理。

        膠原纖維;離子液體;溶解

        我國傳統(tǒng)制革工業(yè)的特征是原料的高投入、低產(chǎn)出、高消耗。大約每年有140萬t的制革廢棄物[1],這些廢棄物中又有約80%的膠原蛋白被廢棄浪費(fèi)[2],未實(shí)現(xiàn)其利用價(jià)值。這一方面污染了環(huán)境,另一方面又浪費(fèi)了資源。

        膠原纖維具有很好的韌性和熱穩(wěn)定性,這是因?yàn)槟z原分子的多肽鏈內(nèi)和鏈間存在著氫鍵、離子鍵、范德華力鍵等,保持了膠原的螺旋穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)。并且,膠原3股螺旋的旋轉(zhuǎn)方向與構(gòu)成它們的多肽鏈的旋轉(zhuǎn)方向相反,不易解旋,所以很難溶于普通溶劑。有文獻(xiàn)報(bào)道離子液體可以作為天然高分子物質(zhì)的溶劑[3-10],且離子液體具有低揮發(fā)、不可燃和熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。天然高分子的溶解機(jī)理屬于EDA理論[11](electrondonor-electronacceptor),即氫鍵破壞理論。

        本著將廢棄皮革回收利用、降低原料成本及減少環(huán)境污染的研究目的,以膠原纖維作為原料,研究了溶解時(shí)間、溶解溫度對膠原纖維在[Emim]Br離子液體中溶解效果的影響,并初步探究了其溶解機(jī)理。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1儀器與試劑

        1.1.1主要儀器

        DK-98-1電熱恒溫水浴鍋(天津市泰斯特儀器有限公司);SHB-III循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司);JT302N電子天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司);DH-101電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司);RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);WQF-510傅里葉變換紅外光譜儀(北京第二光學(xué)儀器廠);JMS-6380LV掃描電子顯微鏡(日本電子公司)。

        1.1.2主要試劑

        溴化-3-甲基-1-乙基咪唑離子液體([Emim]Br)(實(shí)驗(yàn)室制備);

        KBr(光譜醇,天津市大茂化學(xué)試劑廠);膠原纖維(天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院皮革研究室)。

        1.2膠原纖維在離子液體中的溶解

        稱取1g膠原纖維置于盛有15g離子液體的50mL三口瓶中,在油浴中加熱攪拌。在一定溫度下溶解;一定時(shí)間后迅速進(jìn)行真空抽濾,將濾渣洗凈后干燥稱重,計(jì)算膠原纖維在離子液體中的溶解量;濾液靜置一定時(shí)間后再過濾,濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋蒸回收再利用。

        1.3膠原纖維在離子液體中溶解機(jī)理的初步研究

        1.3.1FT-IR分析

        1.3.1.1膠原纖維的FT-IR分析

        取100mg左右的KBr,將其與1mg膠原纖維和不同溶解時(shí)間后的殘?jiān)謩e在瑪瑙研缽中研成粉末,裝到模具中,放在壓片機(jī)上控制壓力在6~8MPa、1min后減壓,制得透明薄片,采集樣品譜圖,根據(jù)譜圖中氫鍵變化初步探究膠原纖維在離子液體中的溶解機(jī)理。

        1.3.1.2離子液體的FT-IR分析

        取100mg左右的KBr,在瑪瑙研缽中研成粉末裝到模具中,放在壓片機(jī)上控制壓力在6~8 MPa、1min后減壓,制得透明薄片,將離子液體均勻涂抹到KBr片上采集樣品譜圖。

        1.3.2SEM分析

        對溶解前后的膠原纖維進(jìn)行噴金處理后,采用JMS-6380LV掃描電子顯微鏡分別于×500、×1000和×5000條件下觀察樣品形貌,進(jìn)行SEM分析。

        1.4離子液體的回收

        將離子液體用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)回收,計(jì)算離子液體的回收率。

        式中:W是離子液體的回收率(%);m是回收到的離子液體量(g);m0是加入的離子液體量(g)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1離子液體對膠原纖維溶解效果的影響

        2.1.1溶解溫度對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響

        實(shí)驗(yàn)條件:固定膠原纖維和離子液體的固液比為1∶15,在一定的溶解溫度下溶解一定時(shí)間。膠原纖維為1g,離子液體為15g,溶解時(shí)間為60 min,改變膠原纖維在離子液體中的溶解溫度,探究不同溶解溫度對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響,結(jié)果見圖1。

        圖1 溶解溫度對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響

        如圖1所示,膠原纖維在離子液體中的溶解效果是隨著溶解溫度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。隨著溫度的升高,膠原纖維在離子液體中的溶解量也隨之增大;當(dāng)溫度達(dá)到140℃時(shí),膠原纖維的溶解量最大,為13.9%;溫度高于140℃,膠原纖維的溶解量又降低。這是因?yàn)樵诘蜏貢r(shí),離子液體的黏度大、流動(dòng)性差,從而使傳質(zhì)傳熱速率較低,降低了膠原纖維的溶解;隨著溶解溫度的升高,離子液體中分子間運(yùn)動(dòng)速率加快,促進(jìn)了膠原在離子液體中的溶解;溫度繼續(xù)升高時(shí),膠原纖維分子出現(xiàn)降解,降低了它的溶解量。因此,選擇140℃為膠原纖維在離子液體中溶解的最佳溶解溫度。

        2.1.2溶解時(shí)間對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響

        實(shí)驗(yàn)條件:固定膠原纖維和離子液體的固液比為1∶15,在一定的溶解溫度下溶解一定時(shí)間。膠原纖維為1g,離子液體為15g,溶解溫度為140℃,改變膠原纖維在離子液體中的溶解時(shí)間,探究不同溶解時(shí)間對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響,結(jié)果見圖2。

        圖2 溶解時(shí)間對膠原纖維在離子液體中溶解效果的影響

        如圖2所示,膠原纖維在離子液體中的溶解效果是隨著溶解溫度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。隨著溶解時(shí)間的延長,膠原纖維的溶解量逐漸增多,溶解時(shí)間為60min時(shí),溶解量最大,為13.9%;之后溶解量又降低。這可能是因?yàn)槟z原纖維在溶解過程中是有非結(jié)晶區(qū)到結(jié)晶區(qū)的溶脹過程,加之膠原纖維的結(jié)構(gòu)不一性,它的溶脹程度和完整性就難以控制和實(shí)現(xiàn)。溶解時(shí)間較短時(shí),膠原纖維僅發(fā)生溶脹,或少量的開始溶解,此時(shí)溶解量較低;隨著時(shí)間的增加,膠原纖維充分溶脹,減弱了離子液體與膠原纖維分子間的相互作用力,同時(shí)增大了膠原纖維與離子液體的接觸面積,有利于膠原纖維在離子液體中的溶解;但時(shí)間越長,膠原纖維也越容易發(fā)生降解,所以膠原纖維的溶解量又降低。因此,選擇60min為較佳溶解時(shí)間。

        2.2離子液體對膠原纖維溶解機(jī)理的初步研究

        2.2.1FT-IR分析

        實(shí)驗(yàn)條件:膠原纖維在140℃條件下溶解不同時(shí)間(a—膠原纖維;b—溶解30min;c—溶解45min;d—溶解60min),分析在不同溶解時(shí)間下膠原纖維中氫鍵的變化情況,結(jié)果見圖3。

        圖3 膠原纖維的FT-IR譜圖

        如圖3所示,圖中3406cm-1處是N—H的伸縮振動(dòng)峰,代表膠原纖維分子鏈間的氫鍵;1647 cm-1處對應(yīng)酰胺Ⅰ帶的C——O伸縮振動(dòng)峰,1542 cm-1處對應(yīng)酰胺Ⅱ帶N—H的面內(nèi)變形振動(dòng)峰,1450cm-1、1335cm-1處對應(yīng)酰胺Ⅲ帶C—N伸縮和N—H變形振動(dòng)峰,657cm-1對應(yīng)酰胺Ⅳ帶、Ⅴ帶O——C—N變形振動(dòng)峰;1450~1230cm-1附近的吸收峰,表示膠原纖維存在3股螺旋結(jié)構(gòu)的存在性。

        由圖3可知,隨著溶解時(shí)間的延長,代表膠原纖維分子鏈間氫鍵的吸收峰由3406cm-1處顯著地移動(dòng)到了3426cm-1處,N—H的伸縮振動(dòng)峰向高頻方向前移了20cm-1,吸收譜帶變窄、吸收強(qiáng)度減弱,說明在溶解過程中膠原纖維的氫鍵逐漸發(fā)生了變化。原因?yàn)樵诩訜岷蛿嚢枇Φ淖饔孟?,[Emim]Br離子液體破壞了膠原纖維分子鏈間-NH基團(tuán)中的H原子和-COO基團(tuán)中的O原子相互作用形成的氫鍵,導(dǎo)致N—H的伸縮振動(dòng)峰頻率發(fā)生改變,而這一點(diǎn),恰好符合EDA理論。

        根據(jù)EDA理論,在本實(shí)驗(yàn)中,[Emim]Br離子液體受熱發(fā)生解離,形成游離態(tài)的[Emim]+陽離子和Br-陰離子,Br-充當(dāng)EDA理論中的電子給予體,而[Emim]+充當(dāng)電子接受體中心,攪拌時(shí),游離的[Emim]+陽離子和Br-陰離子相應(yīng)地和膠原纖維膠原分子鏈-NH基團(tuán)中的H原子和-COO基團(tuán)中的O原子相互作用,膠原分子鏈間氫鍵遭到破壞,分子鏈斷裂分散,最終實(shí)現(xiàn)膠原纖維在[Emim]Br離子液體中的溶解,見圖4。

        圖4 膠原纖維在[Emim]Br離子液體中的溶解機(jī)理圖

        2.2.2SEM分析

        通過SEM可以形象地觀察與對比溶解前后膠原纖維形態(tài)的變化。圖5為膠原纖維溶解前后放大倍數(shù)分別為×500(a、d)、×1000(b、e)和×5000(c、f)的SEM照片。

        圖5 膠原纖維在[Emim]Br離子液體中溶解前后的SEM圖

        由圖5可以看出,膠原纖維經(jīng)[Emim]Br離子液體溶解后,與溶解前具有明顯差異。未經(jīng)過[Emim]Br離子液體溶解的膠原纖維3股螺旋結(jié)構(gòu)明顯,膠原卷曲折疊、互相纏繞,形成堅(jiān)實(shí)緊密的空間結(jié)構(gòu);而經(jīng)過[Emim]Br離子液體溶解后的膠原纖維,其空間結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的空洞,且排列松散,部分膠原遭到破壞后無明顯的螺旋狀纖維結(jié)構(gòu),并逐漸趨于碎片化、松散化、凌亂化。這可能是因?yàn)椋跡mim]Br離子液體破壞了膠原多肽鏈間對維持膠原螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起重要作用的氫鍵,使膠原分子鏈斷開,使膠原的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降,纖維結(jié)構(gòu)不再硬挺緊鎖,而是趨向于空洞化、松散化。

        2.3離子液體的回收

        2.3.1離子液體的回收率

        濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器旋蒸回收,離子液體的回收率如表1。

        表1 離子液體的回收率

        2.3.2離子液體FT-IR表征

        離子液體和第3次回收后的[Emim]Br離子液體的FT-IR圖,見圖6。

        圖6?。跡mim]Br離子液體回收前后FT-IR圖

        由圖6可以看出,第3次回收后的[Emim]Br離子液體與使用之前的[Emim]Br離子液體基團(tuán)譜圖基本一致,說明在使用了3次后[Emim]Br離子液體基團(tuán)未發(fā)生變化。[Emim]Br離子液體至少可以循環(huán)使用3次,且回收率可穩(wěn)定在94.89%,具有很好的重復(fù)利用性,可以很好地節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。

        3 結(jié)論

        (1)通過考察溶解時(shí)間、溶解溫度對膠原纖維在離子液體中的溶解,得出在溶解溫度為140℃、溶解時(shí)間為60min時(shí)的溶解量最大,為13.9%。

        (2)初步判定膠原纖維在離子液體中的溶解機(jī)理符合EDA理論。

        (3)離子液體作為溶劑可回收重復(fù)使用。

        [1]AlvesDosRM,BelezaV.Utilizationofleatherwaste:animalfeedstuffchromeshavings[J].JSocLeatherTechnol Chem,1991,75(1):15-19.1991,75(2):45-47.

        [2]TaylorMM,DiefendorfEJ,ThompsonCJ.Effectofprocessingvariablesonashcontentofgelableandhydrolyzedproteinproductsisolatedfromtreatmentof chromiumleatherwaste[J].JAmLeatherChemAssoe,1996,91(6):271-273.

        [3]周雅文.膠原纖維在離子液體中的溶解特性研究[J].中國皮革,2010,39(7):22-27.

        [4]付飛飛.膠原纖維在不同離子液體中溶解特性的研究與比較[J].中國皮革,2010,39(23):21-24.

        [5]嚴(yán)國良,謝桂軍,陳小軍,等.絲素蛋白在離子液體中的溶解特性研究[J].合成技術(shù)與應(yīng)用,2009,24(4):1-5.

        [6]張慧慧,胡晨光,邵惠麗,等.絲素在離子液體中的溶解及再生絲素纖維的結(jié)構(gòu)[J].高分子材料科學(xué)與工程,2011,27(7):66-68.

        [7]XieHB,LiSH,ZhangSB.Ionicliquidsasnovelsolventsforthedissolutionandblendingofwoolkeratin fibers[J].GreenChemistry,2005,7(18):606-608.

        [8]王明,汪青,王懷芳,等.用離子液體溶解羊毛纖維的研究[J].中原工學(xué)院學(xué)報(bào),2010,21(6):52-54.

        [9]趙玲,湯堯旭,趙瑞方,等.羽毛在離子液體中的溶解及再生研究[J].毛紡科技,2010(8):1-5.

        [10]湯堯旭,趙玲,覃發(fā)正,等.豬皮膠原蛋白在1-丁基-3-甲基氯代咪唑中的溶解性能[J].皮革科學(xué)與工程,2010,20(1):5-12.

        [11]RicoED,CynthiaC,AlR,eta1.Tetraa1kylphophonium-basedionicliquids[J].JOrganometallicChem,2005(690):2536.

        10.13752/j.issn.1007-2217.2016.01.004

        2015-09-07

        樱桃视频影院在线播放| 亚洲人成伊人成综合网中文| 精品视频手机在线免费观看| 强开小婷嫩苞又嫩又紧视频韩国| av一区二区三区人妻少妇| 精品免费福利视频| 日本成人在线不卡一区二区三区| 国产主播一区二区三区蜜桃| 天堂а√在线最新版中文在线 | 免费观看a级片| 亚洲欧美日韩中文无线码| www.亚洲天堂.com| 久久国产成人午夜av影院| 少妇又色又爽又刺激的视频| 久久综合九色欧美综合狠狠| 青草视频在线播放| 久久成人永久免费播放| 日韩亚洲精选一区二区三区 | 手机在线免费看av网站| 东北女人一级内射黄片| 一边吃奶一边摸做爽视频| 小12箩利洗澡无码视频网站| 色婷婷av一区二区三区不卡| 国产中文色婷婷久久久精品| 无码国产精品久久一区免费| 99亚洲精品久久久99| 国产一区,二区,三区免费视频| 国产免费在线观看不卡| 午夜福利院电影| 麻豆国产乱人伦精品一区二区| 在线观看一区二区三区国产| 国产亚洲精品a片久久久| a一区二区三区乱码在线 | 欧洲| 青青草免费高清视频在线观看| 国产一区二区三区久久悠悠色av | 色偷偷色噜噜狠狠网站30根| av天堂久久天堂av色综合| 国产午夜精品美女裸身视频69| 亚洲一区二区三区偷拍女 | 车上震动a级作爱视频| 水蜜桃视频在线观看免费18|