COMPARATIVE STUDIES OF PHYSIC-CHEMICAL PROPERTIES AND STRUCTURE OF COTTON CELLULOSE AND ITS MODIFIED FORMS | СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ЕЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФОРМ

Russian. Проведены сравнительные исследования физико-химических свойств и структур хлопковой целлюлозы, микрокристаллической целлюлозы и наноцеллюлозы методами ИК-, ЯМР-спектроскопии, рентгенографии, термического анализа с целью выявления зависимости «размер частиц – структура – свойства». Выявлено, что в ряду «хлопковая целлюлоза – микрокристаллическая целлюлоза – наноцеллюлоза» степень полимеризации уменьшается (1200, 230, 110 соответственно), степень кристалличности увеличивается (66%, 72%, 83% соответственно) при сохранении надмолекулярной структуры. ИК-спектры микрокристаллической целлюлозы и наноцеллюлозы характеризуются более четким и резким проявлением полос и выступов (особенно в области 1000–1500 см-1) по сравнению с хлопковой целлюлозой. Количество связанной воды в гелях микрокристаллической целлюлозы и наноцеллюлозы увеличивается с уменьшением размера частиц, степень стабильности коллоидных систем возрастает при переходе от микрокристаллической целлюлозы к наноцеллюлозе. Наноцеллюлоза и микрокристаллическая целлюлоза имеют относительно меньшие потери массы и сравнительно большие интервалы температуры интенсивного разложения и их термостабильность выше хлопковой целлюлозы. Найдено, что скорость периодатного окисления наноцеллюлозы выше, чем микрокристаллической целлюлозы и хлопковой целлюлозы. Установлено, что микрокристаллическая целлюлоза количественно подвержена периодатному окислению за 7–8 ч, а наноцеллюлоза – за 0.5–1 ч.

English. Comparative studies of the physicochemical properties and structures of cotton cellulose, microcrystalline cellulose, and nanocellulose were carried out using IR, NMR spectroscopy, X-ray diffraction, thermal analysis in order to identify the dependence "particle size - structure - properties". It was revealed that in the series “cotton cellulose – microcrystalline cellulose – nanocellulose” the degree of polymerization decreases (1200, 230, 110 respectively), the degree of crystallinity increases (66%, 72%, 83% respectively). The IR spectra of microcrystalline cellulose and nanocellulose are characterized by sharp peaks (in the range 1000–1500 cm–1) compared with cotton cellulose. The amount of bound water in gels of microcrystalline cellulose and nanocellulose increases with decreasing particle size, the degree of stability of colloidal systems increases with the transition from microcrystalline cellulose to nanocellulose. Nanocellulose and microcrystalline cellulose have relatively smaller mass loss and relatively large temperature ranges of intensive decomposition and their thermal stability is higher than cotton cellulose. It was found that the periodate oxidation rate of nanocellulose is higher than that of microcrystalline cellulose and cotton cellulose. It was established that microcrystalline cellulose is quantitatively susceptible to periodate oxidation in 7–8 hours, and nanocellulose in 0.5–1 hour.