Изучение физико-химических свойств систем, модифицированных лигносульфонатами

По результатам работы опубликована 1 статья, а ее отдельные положения заслушивались на международной конференции «Проблемы и достижения химии поверхности» (34th International Conference on Vacuum Microbalance and Thermoanalytical Techniques (ICVMTT 34) and International Conference «Modern Problems of Surface Chemistry»), г.Киев, 2014 г.

1. 
   Структура и функциональный состав лигносульфонатов
   

Технические лигносульфонаты являются фенольным сырьем, существенное преимущество которого заключается в возможности возобновления в процессе фотосинтеза источника его получения. В настоящее время лигносульфонаты эффективно используются в ряде областей, однако объемы их потребления зачастую невелики. Целый ряд направлений использования лигносульфонатов не реализован в промышленности, хотя результаты лабораторных исследований показывают их перспективность. Основной причиной, сдерживающей использование лигносульфонатов, является недостаточная изученность зависимости их свойств от строения и, как следствие, отсутствие разработок, определяющих основные характеристики лигносульфонатов как товарного продукта для конкретных областей применения.

Современные представления о строении лигносульфонатов базируются на предположениях о нерегулярной структуре макромолекулы, в которой фенилпропановые единицы связаны друг с другом простыми эфирными и углерод-углеродными связями (Схема 1.1) [1].

Основные варочные процессы производства целлюлозы представлены сульфатной и кислой сульфитной варкой. В промышленности сульфитные варки подразделяются на 3 типа, отличающихся условными границами рН варочных растворов: кислая сульфитная – 1.5 – 3.0; бисульфитная – 3.0 – 5.5; моносульфитная (нейтральная сульфитная) – 5.5 – 9.5 [2].

Производство сульфитной целлюлозы дает, кроме целлюлозы, сульфитный щелок (смесь лигносульфонатов и сахаров). Выход лигносульфонатов из тонны древесины примерно 300 кг. Концентрация лигносульфонатов и их солей в сульфитном щелоке достигает 7-10 % [3].

Исследователи США (Гордон и Майсон) и Японии (Таши и др.) [4] пришли к выводу, что по своему строению лигносульфонаты делятся на две группы. При молекулярной массе менее 5000 – это линейные или близкие к ним молекулы, а при большей молекулярной массе – разветвленные цепи. Кроме того, методом спектра мутности обнаружено наличие в лигносульфонатах крупных частиц, радиусы которых в зависимости от рН составляют 70 – 100 нм.

Строение лигносульфоновой кислоты при исчерпывающем сульфировании

Схема 1.1