Химия и химические технологии /1.Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство

Аспирант Клевцова М.В., к.х.н. Протопопов А.В.

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Россия

Исследование аминобензоатов лигнина методом оптической микроскопии

В последние годы значительно возрос интерес к переработке отходов деревоперерабатывающей промышленности. К их числу относятся не только древесные опилки, стружка и кора, но и лигносульфонаты, гидролизные щёлоки, а также различные виды технических лигнинов. С каждым годом возрастает количество исследований, направленных на модификацию лигнина, придание ему новых химических и физико-механических свойств.

Химическая модификация лигнина позволяет получать новые продукты для различных областей применения. Благодаря высокой активности гидроксильных групп возможно введение в состав лигносодержащих материалов различных функциональных групп. Осуществление химической модификации такого рода даёт возможность получения производных технических лигнинов с заданными свойствами.

Эффективность настоящего исследования заключается в том, что предлагается комплексная переработка древесного сырья, это позволяет снизить текущие затраты в производстве и улучшить экологические показатели предприятий деревообрабатывающей отрасли.

Ацилирование сульфатного лигнина проводилось в среде толуола и тионилхлорида:

- взаимодействие бензойной кислоты с тионилхлоридом при интенсивном перемешивании;

- добавление лигнина к ацилирующей смеси и выдерживание при постоянной температуре до полного взаимодействия:

Для определения связанной кислоты использован метод потенциометрического титрования. По данным химического анализа на содержание связанной бензойной кислоты рассчитано количество связанных гидроксильных групп в лигнине, представленное в таблице 1.

Аналогичным образом сульфатный лигнин обрабатывался ацилирующей смесью «ароматическая аминокислота (ААК) – толуол – тионилхлорид». В результате были получены м-, о- и п-аминобензоаты лигнина с различным количеством связанных гидроксильных групп.

Таблица 1 – Содержание связанных гидроксильных групп в модифицированном лигнине

Время проведния синтеза (ч)	Температура проведения синтеза (^оС)
	25	35	45	55	65
2	0,24	1,12	1,60	1,62	1,77
3	0,43	1,36	2,21	4,74	5,04
4	1,63	4,85	5,00	6,38	6,58
5	2,54	5,15	6,26	7,25	7,94

Проведено исследование полученных продуктов методом оптической спектроскопии с применением микроскопа Микромед 200. Получены фотографии продуктов при двухсоткратном увеличении. Для чистого лигнина на приведенной фотографии 1 можем обнаружить аморфную составляющую лигнина, имеющую неупорядоченный вид и вкрапления кристаллоподобных структур упорядоченного вида белого цвета.

Для продукта с бензойной кислотой на приведенной фотографии 2 можно обнаружить уменьшение неупорядоченной части и в основном наблюдаются упорядоченные кристаллоподобные структуры, которые, в отличие от чистого лигнина, окрашены в розоватый цвет.

1) 2)

Для продуктов взаимодействия с м-аминобензойной кислотой на фотографии 3 почти полностью отсутствуют неупорядоченные аморфные структуры. Можем наблюдать кристаллоподобные объекты, имеющие больший размер, чем у исходного лигнина и обладающие более темным оттенком.

Для продуктов взаимодействия с о-аминобензойной кислотой на фотографии 4 наблюдаются кристаллоподобные объекты упорядоченной формы темно-бордового цвета по сравнению с исходным лигнином.

3) 4)

Для продуктов взаимодействия с п-аминобензойной кислотой на фотографии 5 наблюдается увеличение количества упорядоченных структур по сравнению с исходным лигнином.

5)

Изменение цветовой окраски незначительно и смещено к более светлым оттенкам. На рисунке видно изменение структуры, а также окраски для модифицированного лигнина по сравнению с исходным образцами.

В результате проведённого исследования показана возможность получения химически модифицированных продуктов лигнина, содержащих в своём составе связанные ароматические аминокислоты с применением ацилирующей смеси «ААК – толуол – тионилхлорид». Исследование полученных продуктов методом оптической спектроскопии доказало образование модифицированных продуктов, что подтверждается изменением структуры и окраски образцов.

Литература:

1. В.В. Коньшин, В.Г. Шабалин, А.А. Беушев, Н.А. Чемерис, М.М. Чемерис Иследование реакции ацилирования лигниноцеллюлозных материалов смесью карбоновая кислота – тионилхлорид – трифторуксусная кислота // ИВУЗ. «Лесной журнал». – 2003. - №4.-С. 92-93

2. Chen M.J. Graft Copolymers of Lignin with 1-Ethenylbenzene// Macromolecules, №29 (5). - Washington, 1996. – Р. 1389 – 1398

3. Hatakeyama H. Possibility of obtaining ecological polymers with the use of plant components// Petrotech. 2000. V. 23. №9. P. 724–730

4. Dalimova G. N. Modification of hydrolyzed lignin in acidic and basic media// Chemistry of Natural Compounds, №1. - New York: Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers, 2006. – Р. 88 – 91