季铵盐/酰胺类低共熔溶剂的制备及其对纤维素的溶解性能

以季铵盐类和酰胺类化合物为原料,合成了包括四甲基氯化铵/己内酰胺(TMACl/CPL)、四乙基氯化铵/己内酰胺(TEACl/CPL)、四丁基氯化铵/己内酰胺(TBACl/CPL)、四丁基醋酸铵/己内酰胺(TBAAc/CPL)、四丁基硫酸氢铵/己内酰胺(TBAHSO4/CPL)、四丁基溴化铵/己内酰胺(TBABr/CPL)等系列季铵盐/酰胺类低共熔溶剂(DES)。通过红外和核磁表征了季铵盐和酰胺之间C=O—H—C和C—N—H—C多重氢键的形成过程。应用DES溶解纤维素时,探讨了季铵盐/酰胺类DES中烷基链长、阴离子结构、溶解时间、温度和黏度等对纤维素溶解性能的影响,结果表明:丁基比乙基和甲基具有更高的溶解能力;不同的阴离子Br^-、Cl^-、Ac^-和HSO_4^-中,Ac^-与己内酰胺的作用可为纤维素溶解过程中提供更多的活性位点; TBAAc/CPL为较优的DES,在100℃、70 min,纤维素的溶解度为7.8%。季铵盐/酰胺类组分间的氢键结构对纤维素的溶解作用机制研究发现:纤维素原有的致密有序结构转化为毛糙无序状态,纤维素典型—OH、—CH伸缩振动吸收峰、以及C—O—C不对称伸缩振动峰均未发生改变,纤维素在TBAAc/CPL中溶解时未发生衍生反应,XRD分析发现纤维素再生后的2θ由15.36°、16.68°和22.10°转变为21.99°,晶型由纤维素Ⅰ型变为Ⅱ型。