Studie zu den intermolekularen Wechselwirkungen und Morphologien von Fettsäuremethylestern (Biodiesel)

HINTERGRUND: Die (1)H-Niedrigfeldkernspinresonanz (LF-NMR) Relaxometrie wurde als Werkzeug vorgeschlagen, um zwischen verschiedenen molekularen Ensembles in komplexen Systemen mit unterschiedlichen segmentalen oder molekularen Bewegungen und/oder unterschiedlichen Morphologien zu unterscheiden. Bei Biodiesel-Anwendungen beeinflusst die molekulare Struktur im Vergleich zu den Morphologien der Flüssigphasenpackung von Fettsäuremethylestern (FAMEs) die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs, einschließlich Fließeigenschaften, Betriebsfähigkeit bei kaltem Wetter, Mischbarkeit und mehr. Dennoch wurden ihre Flüssigmorphologischen Strukturen kaum untersucht. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, das Potenzial dieser Technologie zur Charakterisierung der molekularen Organisation von FAMEs in der Flüssigphase zu erforschen. Dies wurde durch die Verwendung einer Kombination von unterstützenden fortschrittlichen Technologien erreicht. ERGEBNISSE: Wir zeigen, dass reine Ölsäure (OA) und Methyloleat (MO) Standards sowohl Ähnlichkeiten als auch Unterschiede in den (1)H LF-NMR Relaxationszeiten (T2s) und Peak-Flächen aufwiesen, für eine Reihe von Temperaturen. Basierend auf Röntgenmessungen wurde festgestellt, dass beide Moleküle eine flüssigkristallähnliche Ordnung besitzen, obwohl für MO eine größere Fluidität festgestellt wurde, da sich bei steigender Temperatur die MO-Moleküle sowohl longitudinal als auch transversal voneinander trennen. Darüber hinaus wiesen beide Moleküle eine bevorzugte Diffusionsrichtung basierend auf dem scheinbaren hydrodynamischen Radius auf. Die enge molekulare Packungsanordnung und die Wechselwirkungen beeinflussten die translationalen und segmentalen Bewegungen der Moleküle, resultierend aus der Dimerisierung der Kopfgruppe in OA im Gegensatz zu schwächeren polaren Wechselwirkungen in MO. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Ein umfassendes Modell für die flüssigkristallähnliche Anordnung von FAMEs in der Flüssigphase wird vorgeschlagen. Die Unterschiede in den translationalen und segmentalen Bewegungen der Moleküle wurden durch die Unterschiede in den (1)H LF-NMR T2-Verteilungen von OA und MO rationalisiert, was durch (13)C-Hochfeld-(HF)-NMR-Spektren und (1)H HF-NMR-Relaxation weiter unterstützt wurde. Die vorgeschlagene Zuordnung ermöglicht eine Materialcharakterisierung basierend auf Parametern, die zu Eigenschaften in Anwendungen wie Biodiesel-Kraftstoffen beitragen.