ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА НАНОКРИСТАЛЛИТОВ СI В CII ; PECULIARITY OF PHASE TRANSITION CI INTO CII FOR NANOCRYSTALLITES OF CELLULOSE

В данной работе методом рентгенографии были определены размеры нанокристаллитов целлюлозы и изучен фазовый переход наноразмерных кристаллитов СI в модификацию CII после обработки образцов целлюлозы растворами гидроксида натрия различной концентрации от 5 до 20% (от 1,3 до 6,1 M). Было показано, что этот фазовый переход осуществляется в определенном интервале концентраций гидроксида, причем средняя концентрация этого интервала (С) коррелирует со средними поперечными размерами (D) кристаллитов целлюлозы. Использование методов химической термодинамики нанофаз позволило получить уравнение для зависимости концентрации гидроксида, необходимой для осуществления фазового перехода СI в CII, от поперечных размеров нанокристаллитов СI (D): lnC = lnCo - KD-1, где Co – концентрация гидроксида, необходимая для фазового перехода крупных кристаллитов СI. Таким образом, снижение концентрации гидроксида для осуществления фазового перехода CI в CII объясняется уменьшением поперечных размеров нанокристаллитов CI. На основе полученного уравнения были определены минимальные, средние и максимальные поперечные размеры нанокристаллитов CI и изучена их полидисперсность по поперечным размерам для разных образцов целлюлозы. Показано, что наиболее однородными по размерам являются кристаллиты органосольвентных целлюлоз, а наиболее неоднородными – агрегированные кристаллиты целлюлоз, изолированных методом Крафт делигификации. ; In this paper using a method of wide angle X-ray diffraction, sizes of cellulose nanoscale crystallites were determined and phase transition of nano-sized crystallites CI into CII was studied after treatment of cellulose samples with solutions of sodium hydroxide with various concentrations, 5 to 20% (1,3 to 6,1 M). It was found, the phase transition proceeds in a certain interval of hydroxide concentrations; besides, a correlation between average concentration (С) of hydroxide and average lateral sizes (D) of nanocrystallites was observed. Methods of chemical thermodynamics of nano-phases allowed to derive an equation, which describes the relationship between C and D: lnC = lnCo - KD-1, where Co is maximum concentration of hydroxide, which is required for the phase transition of large crystals of CI. Thus, the decrease in hydroxide concentration at the phase transition CI into CII, is explained by decreasing of lateral size of CI nanocrystallites. By means of the derived equation, minimum, average and maximum lateral sizes of CI nanocrystallites were determined, as well as polydispersity in lateral sizes of crystallites was studied. It has been shown that crystallites of organo-solvent celluloses were the most uniform, whereas aggregated crystallites of Kraft celluloses were the most heterogeneous.