УДК 541.64: 539.2 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА

Химия растительного сырья. 2001. №3. С. 127–128.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 541.64: 539.2
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ДЕСТРУКЦИИ ПРИРОДНЫХ И ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ
ПОЛИСАХАРИДОВ

*
С.В. Худенко , Д.Г. Перменов, В.И. Маркин, Н.Г. Базарнова
Алтайский государственный университет, Димитрова, 66, Барнаул,
656099 (Россия) e-mail: [email protected]
Оценка температуры начала интенсивной термической деструкции природных и химически модифицированных
полисахаридов проведена по методу расчета физических характеристик полимеров на основе химического строения
повторяющегося звена. Впервые рассчитана температура деструкции хитина, хитозана, ацетилированной и
трифторацетилированной целлюлозы.
Методы количественной оценки физических свойств полимеров на основе их химического строения
являются весьма информативными и практически значимыми.
Подход А.А. Аскадского [1, 2] предоставляет возможность расчета основных физических свойств
полимеров исходя из химического строения повторяющегося звена линейного полимера или
повторяющегося фрагмента полимерной сетки. В настоящее время таких физических свойств около
шестидесяти, и среди них плотность, температура стеклования, температура начала интенсивной
термической
деструкции,
поверхностная
энергия,
диэлектрическая
проницаемость,
молярная
теплоемкость и другие. Использование этого подхода позволяет с достаточной точностью оценивать
многие физические характеристики полимеров, и при этом количество полимеров самого разнообразного
строения не ограничено.
Основной
целью
исследования
было
установление
возможности
применения
подхода
А.А. Аскадского для расчетной оценки температуры начала интенсивной термической деструкции
природных и химически модифицированных полисахаридов.
Расчетная величина температуры начала интенсивной термической деструкции получена по
формулам, приведенным в [1]. Триацетат целлюлозы получен по методике, приведенной в [3], хитин и
хитозан — по методике [4], трифторацетат целлюлозы — по методике [5]. Экспериментальные величины
Td получены методом дифференциального термического анализа на Q-дериватографе системы F. Paulik,
I. Paulik, L. Erdey фирмы МОМ (Венгрия) с линейной скоростью 5 град/мин. до температуры 500 °С.
Чувствительность ДТА — 1/5, величина навески образца составляла 0,1–0,2 г. Термическая деструкция
происходила в платиновом тигле в среде азота. Расчетные и экспериментальные величины Td для
некоторых природных и химически модифицированных полисахаридов приведены в таблице.
*
Автор, с которым следует вести переписку.
128
С.В. ХУДЕНКО, Д.Г. ПЕРМЕНОВ, В.И. МАРКИН, Н.Г. БАЗАРНОВА
Температура начала интенсивной термической деструкции некоторых природных и химически
модифицированных полисахаридов
Полимер
Целлюлоза
Повторяющееся
звено
Триацетат
Трифторацетат
целлюлозы
целлюлозы
CH2OH
O
O
O
OH
O
OH
O
OH
OC(O)CH3
CH2OH
O
O
O
OC(O)CH3
Хитин
CH2OH
CH2OC(O)CF3
CH2OC(O)CH3
O
Хитозан
O
OH
OH
NHC(O)CH3
NH2
OH
Tdрасч , °С
284
384
386
327
302
Tdэкспч , °С
281–306*
381
394
331
275
*В указанный интервал входят значения Td различных целлюлоз: хлопковой, древесной, РБ.
Целлюлоза – линейный полимер регулярного строения, построенный из остатков β-D-глюкозы,
связанных 1–4-β-гликозидными связями. Методом ДТА были определены температуры начала
интенсивной термической деструкции различных образцов целлюлозы: хлопковой, РБ, древесной.
Наиболее близким к расчетному (284°C) оказалось значение Td древесной целлюлозы, выделенной по
методу Кюршнера–Хоффера (281°C).
Из таблицы видно, что расчетные и экспериментальные величины Td регулярных полимеров
находятся в хорошем соответствии. Разница в 10°C между расчетной и экспериментальной температурой
начала
термодеструкции
трифторацетата
целлюлозы
может
быть
результатом
некоторой
неравномерности замещения в этом эфире, приводящей к нарушению регулярности структуры.
Значительная разница между экспериментальным и расчетным значением Td хитина может быть
обусловлена влиянием его надмолекулярной структуры, которое с позиций использованного подхода не
учитывается. Тот факт, что температура начала термодеструкции хлопковой целлюлозы (306°С) заметно
выше расчетной, может быть объяснен влиянием иной полиморфной модификации (хлопковая
целлюлоза – целлюлоза I; целлюлоза по Кюршнеру – целлюлоза II), либо степени полимеризации (СП
хлопковой целлюлозы значительно выше).
Выводы
1. Впервые проведена расчетная оценка температуры начала интенсивной термической деструкции
хитина, хитозана, ацетилированной и трифторацетилированной целлюлозы.
2. Показана возможность применения подхода А.А. Аскадского для расчета температуры начала
интенсивной термической деструкции природных и химически модифицированных полисахаридов.
Список литературы
1.
Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1: Атомно-молекулярный
уровень. М., 1999. 544 с.
2.
Аскадский А.А., Болобова А.В., Кондращенко В.И. Щербухин В.Д. Расчетная оценка физических характеристик
ряда природных полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2000. Т. 42. №3. С. 517–529.
3.
Оболенская А.В., Ельцинская З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. М.,
1991. 320 с.
4.
Пат. 2117673 РФ. Способ получения хитозана / Иванов А.В., Гартман О.Р. и др. М., 1998.
5.
Емельянов Ю.Г., Гриншпан Д.Д., Капуцкий Ф.Н. Гомогенный синтез сложных эфиров целлюлозы в ее неводных
растворах // Химия древесины. 1988. №1. С. 23–28.
Поступило в редакцию 15 июня 2001 г.