Details

Растворитель на основе холин хлорида и акриловой кислоты (АК) относится к классу «зеленых» глубоких эвтектических растворителей (ГЭР). Используется в качестве «чернил» для 3D печати, способных фотополимеризоваться. Добавление воды позволяет улучшить реологические характеристики чернил, а введение нанокристаллов целлюлозы – механические характеристики получаемого объекта. Целью работы является определение структурных характеристик системы ГЭР/целлюлоза/вода и выявление зависимости степени адсорбции компонентов ГЭР на поверхности нанокристаллической целлюлозы от количества добавленной воды в системе. Использована прикладная программа GROMACS для моделирования методом полноатомной молекулярной динамики с применением силового поля GAFF при постоянных температуре и давлении, поддерживаемых с помощью термостатов Берендсена и Нозе-Гувера и баростатов Берендсена и Паринелло-Рамана. Получены равновесные структуры 5 систем ГЭР/наноцеллюлоза/вода с содержанием воды 0, 5, 10, 20 и 30 %. Установлено, что основными компонентами ГЭР, адсорбирующимися на поверхности целлюлозы, являются АК (в наибольшей степени) и ионы хлора. Количество адсорбированной АК монотонно уменьшается с добавлением воды (в ~ 3 раза при 30 %). Напротив, количество адсорбированного хлора практически не меняется.

The solvent based on choline chloride and acrylic acid (AA) belongs to the class of "green" deep eutectic solvents (DES). It is used as an "ink" for 3D printing capable of photo-polymerization. The addition of water improves the rheological characteristics of the ink, and the introduction of nanocrystals of cellulose improves the mechanical characteristics of the resulting object. The aim of this work is to determine the structural characteristics of the DES/cellulose/water system and to reveal the dependence of the degree of adsorption of DES components on the surface of nano-crystalline cellulose on the amount of added water in the system. The GROMACS software was used for full-atom molecular dynamics simulation using the GAFF force field at constant temperature and pressure, maintained using Berendsen and Nose-Hoover thermostats and Berendsen and Parrinello-Rahman barostats. Equilibrium structures of the five DES/nanocellulose systems with 0, 5, 10, 20 and 30 % water content were obtained. It was found that the main components of DES adsorbed on the surface of cellulose are AA and chlorine ions. The amount of the adsorbed AA monotonically decreases with the addition of water. In contrast, the amount of the adsorbed Cl- does not change.