Dissolution of Cellulosic Fibers: Impact of Crystallinity and Fiber Diameter

结晶度 溶解 溶解度 材料科学 纤维素纤维 纤维素 化学工程 纤维 无定形固体 纤维素乙醇 粒径 复合材料 化学 有机化学 工程类
作者
Mohammad Ghasemi,Paschalis Alexandridis,Marina Tsianou
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:19 (2): 640-651 被引量:47
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.7b01745
摘要

With the aim of informing the selection of biomass pretreatment options and to assist in interpreting experimental results from different biomass/solvent combinations, this study addresses the impact of crystallinity and size on the kinetics of semicrystalline cellulose fiber swelling and dissolution. To this end, a newly developed phenomenological model is utilized that accounts for the role of decrystallization and disentanglement as two rate-determinant steps in the cellulose dissolution process. Although fibers with lower crystallinity swell more and faster, the degree of crystallinity does not affect the dissolution rate. Fibers of smaller diameter swell more and become amorphous faster. When decrystallization is important, the solubility of thinner fibers increases more with a reduction in the crystallinity compared to the diameter. However, when the dissolution is controlled by chain disentanglement, or in the case of dissolution of fibers having larger diameters, milling the fibers to reduce the particle size could increase the solubility.
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