view in publisher's site

Theoretical evaluation of three-dimensional elastic constants of native and regenerated celluloses: role of hydrogen bonds

Three-dimensional elastic constants were calculated for cellulose crystalline forms I and II (native and regenerated celluloses, respectively). The calculated Young's modulus El along the chain axis is 167.5 GPa for form I and 162.1 GPa for form II. The El of form II has only a slightly lower value than that for form I. This is consistent with the X-ray data (c. 120–140 GPa for form I and c. 110 GPa for form II) although the absolute values are large. The El was found not to be affected by intermolecular interactions but by intramolecular hydrogen bonds along the chain axis, especially the bond between the hydroxyl side group and the ether oxygen atom of the glucose ring (type a). A calculation neglecting this hydrogen bond gives the largely reduced El of c. 70 GPa. Anisotropy of the Young's modulus and linear compressibility in the planes perpendicular to the molecular chain axis were also calculated. In the form I crystal, where the hydrogen-bonded sheet planes are stacked together by non-bonded van der Waals interactions, the modulus is large within the sheet plane and small in the direction perpendicular to the sheet: the anisotropy is similar to that reported for the nylon 6 α and γ forms. In form II the modulus is large but the anisotropy is not so remarkable, which is similar to atactic poly(vinyl alcohol) and poly(m-phenylene isophthalamide). The same tendency is seen also for the linear compressibility. In parallel with the calculation of the elastic constants, the lattice vibrational frequencies were calculated for forms I and II and compared with the observed infra-red and Raman spectral data so as to confirm whether the force fields used were reasonable.

ارزیابی نظری ثوابت الاستیک سه‌بعدی سلولوز طبیعی و اصلاح‌شده: نقش پیوندهای هیدروژنی

ثوابت الاستیک سه‌بعدی برای فرم‌های بلوری سلولز I و II محاسبه شدند (به ترتیب سلولز طبیعی و اصلاح‌شده). مدول یانگ محاسبه‌شده در امتداد محور زنجیره ۱۶۷.۵ گیگا پاسکال برای فرم I و ۱۶۲.۱ گیگا پاسکال برای فرم II است. آل فرم ۲ مقدار کمی کمتری نسبت به فرم ۱ دارد. این با داده‌های اشعه ایکس (c. ۱۲۰ - ۱۴۰ GPa برای فرم I و c. ۱۱۰ GPa برای فرم ۲)اگرچه مقادیر مطلق بزرگ هستند. کشف شد که El تحت‌تاثیر فعل و انفعالات بین مولکولی نیست بلکه توسط پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی در امتداد محور زنجیره، به ویژه پیوند بین گروه طرف هیدروکسیل و اتم اکسیژن اتر حلقه گلوکز (نوع a)تحت‌تاثیر قرار می‌گیرد. یک محاسبه که از این پیوند هیدروژنی چشم‌پوشی می‌کند، منجر به کاهش شدید L [ c ] می‌شود. ۷۰ GPa. آنتروپی مدول یانگ و تراکم پذیری خطی در صفحات عمود بر محور زنجیره مولکولی نیز محاسبه شده‌است. به شکل بلور I، که در آن صفحات ورقه پیوند هیدروژنی به وسیله فعل و انفعالات واندروالس غیر پیوندی روی هم انباشته می‌شوند، مدول در داخل صفحه بزرگ و در جهت عمود بر صفحه کوچک است: نا همسانگردی مشابه با آنچه برای فرم‌های نایلون ۶ α و γ گزارش شده‌است، است. در شکل ۲، مدول بزرگ است اما نا همسانگردی چندان قابل‌توجه نیست که مشابه پلی (وینیل الکل)و پلی (m - فنیلن ایزوفتالامید)آتاکسیک است. همین تمایل برای تراکم پذیری خطی نیز دیده می‌شود. به موازات محاسبه ثابت‌های الاستیک، فرکانس‌های ارتعاشی شبکه برای فرم‌های I و II محاسبه شدند و با داده‌های طیفی مادون‌قرمز و رامان مشاهده شده‌برای تایید این که آیا میدان های نیرو مورد استفاده معقول هستند یا خیر، مقایسه شدند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Organic Chemistry
  • ترجمه مقاله Organic Chemistry
  • مقاله شیمی آلی
  • ترجمه مقاله شیمی آلی
  • مقاله Materials Chemistry
  • ترجمه مقاله Materials Chemistry
  • مقاله شیمی مواد
  • ترجمه مقاله شیمی مواد
  • مقاله Polymers and Plastics
  • ترجمه مقاله Polymers and Plastics
  • مقاله پلمیرها و پلاستیک
  • ترجمه مقاله پلمیرها و پلاستیک
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.