Введение к работе
з
Актуальность темы. Взаимодействие целлюлозных материалов* с ннз-комолекулярными веществами (НМВ) определяет поведение волокон в процессе получения, переработки и эксплуатации. Поэтому изучение процессов, происходящих в целлюлозной матрице под воздействием низкомолекулярных веществ и температуры, представляет научный и практический интерес. Взаимодействие целлюлозы с НМВ, в частности с водой, затрагивает весь комплекс сорбционных процессов, в ходе которых происходит изменение структуры и физико-механических свойств полимера.
Несмотря на значительное число работ, посвященных изучению взаимодействия целлюлозных материалов и воды, вопросы, касающиеся изменения надмолекулярной структуры целлюлозной матрицы в сорбционных про- . цессах при различной температуре, остаются дискуссионными. Использова- .. ние импульсного метода ЯМР позволяет исследовать систему биополимер -низкомолекулярное вещество, полностью сохраняя структуру компонентов.
Целью работы является установление на основе ЯМР-релаксации в мультифазных системах основных закономерностей структурно-физических изменений в целлюлозной матрице, происходящих в сорбционных процессах и при воздействии температуры.
Реализация поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
-
Установление качественного изменения параметров аппроксимации ССИ от степени кристалличности, влагосодержания, температуры.
-
Установление влияния влажности и температуры на особенности' структурных изменений целлюлозы по данным магнитной релаксации.
-
Изучение взаимосвязи между состоянием сорбата и его содержанием в аморфных областях образцов целлюлозы с различной надмолекулярной структурой.
-
Изучение структурно - физических изменений целлюлозы при сорбции органических веществ в присутствии воды.
-
Изучение изменения структуры целлюлозы с технологического потока от температуры десорбции.
Научная новизна.
Впервые применен метод разделения вкладов в скорость релаксации компонентов системы целлюлоза-вода. Установлена связь между параметрами аппроксимации ССИ и особенностями надмолекулярной структуры, а также структурно-физическими изменениями целлюлозной матрицы под влиянием температуры и влажности. Впервые установлено, что время спин-спиновой релаксации не зависит от направления сорбционного процесса, способа набухания и определяется влажностью аморфных областей. Установлена взаимосвязь между временами магнитной релаксации и изменением надмолекулярной структуры под влиянием температуры и влажности, в том числе установлена корреляция между температурой развития высокоэластических деформаций и температурным минимумом Ті влажных образцов. На основе совместного анализа данных сорбции и магнитной релаксации определено содержание локализованной воды.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований могут быть использованы учебными и научно - исследовательскими институтами соответствующих специальностей, а также предприятиями, занимающимися химической переработкой целлюлозы и древесины, в качестве рекомендации для подбора оптимальных условий производства и эксплуатации материалов на основе целлюлозы. Информация об изменении надмолекулярной структуры полимера при изменении температуры и влажности соз-
дает основу для разработки методов получения препаратов с заданными свойствами.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Йошкар-Ола, 1998, 1999), Всероссийских междисциплинарных научных конференциях «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 1998, 1999), ежегодных итоговых конференциях Марийского государственного технического университета, на заседаниях «Школы молодых ученых» г. Казани в 1999г.
Публикации. Материалы диссертации освещены в 11 публикациях. Работа изложена на 125 страницах, содержит 37 рисунков и 2 таблицы. Библиография включает 152 работы