Mikrokristalline Cellulose (MCC) ist eines der am meisten erforschten Materialien des letzten Jahrzehnts und wird in Zukunft noch stärker genutzt werden, da es sich um ein nachhaltiges Material handelt, das aus Holz oder Cellulosen von einjährigen Pflanzen gewonnen wird [13]. Typischerweise wird MCC in seiner unlöslichen Form verwendet, da es aufgrund seiner Eigenschaften als inerte Substanz, unlöslicher Füllstoff oder Volumen- bzw. Verdickungsmittel in vielen oralen Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln genutzt werden kann [42]. Es gibt jedoch Szenarien, in denen MCC modifiziert oder chemisch behandelt werden kann, um es löslich oder teilweise löslich zu machen und für verschiedene Anwendungen wie pharmazeutische Beschichtungen, Kosmetika und Filme verwendet zu werden [22]. Bis jetzt sind die Chemikalien, die verwendet werden, um Cellulose löslich zu machen, z.B. Alkalien oder Essigsäuren, umweltproblematisch und stellen Herausforderungen bei der Entsorgung und Abwasserbehandlung dar [32]. Um umweltfreundlicher und nachhaltiger zu werden, gehören Ionenflüssigkeiten (IL) zu den vielversprechenden Mitteln, um toxische Lösungsmittel zu vermeiden, aufgrund ihrer Nicht-Flüchtigkeit und hohen Fähigkeit, Cellulose zu lösen [22], extrem niedrigen Dampfdruck, hoher ionischer Leitfähigkeit, thermischer Stabilität [15] und möglicher Rezyklierbarkeit [24]. Diese einzigartigen Eigenschaften machen sie besonders relevant für zukünftige Biorefinery- und Biomassevorbehandlungsanwendungen [22] als „grüne“ Lösungsmittel [43]. Ihre Fähigkeit, Cellulose zu lösen, wird durch die Fähigkeit der IL-Anionen bestimmt, bevorzugt Wasserstoffbrückenbindungen mit Cellulose zu bilden und das Biopolymer durch einen nicht derivatisierenden Prozess zu solubilisieren. Entsprechend wird die Fähigkeit des Anions der Ionenflüssigkeit, Wasserstoffbrücken aufzunehmen, weitgehend dem erfolgreichen Auflösen von Cellulose in einer IL zugeschrieben. Ausgewählte Studien zeigen auch, dass das IL-Kation eine unterstützende Rolle im Auflösungsprozess durch Wechselwirkungen mit Sauerstoffatomen an den Hydroxylgruppen der Cellulose spielt [29]. Eine der am meisten erforschten ILs ist die auf Imidazolium basierende [22], wie 1-Ethyl-3-methylimidazoliumacetat (EmimAc). Darüber hinaus können ILs für spezifische Prozesse durch Veränderung der Kationen- und Anionstrukturen entworfen werden, und eine neue Klasse von cholin- und aminoacidbasierten ILs ist entstanden, wie Cholinchlorid-Urea (ChCl-Urea)-IL, Cholinchlorid-Glyzerin (ChCl-Glycerol) und L-Prolin-basierte ILs [5, 27], die die Notwendigkeit erfüllen, biologisch abbaubar, ungiftig und sicher für die Herstellung biokompatibler Verbindungen zu sein [24]. Daher wurden sie als Ersatz für flüchtige organische Verbindungen (VOCs) in industriellen Trennprozessen und Anwendungen in der chemischen Synthese, Elektrochemie und Nanotechnologie vorge-schlagen [25].Um ILs für die industrielle Nutzung in der Celluloseverarbeitung einsetzbar zu machen, ist neben dem Recycling das Verständnis des Verhaltens von Cellulose während des Lösungsvorgangs in Gegenwart nicht nur der IL, sondern auch der „Co-Lösungsmittel“, die in der Tat keine Lösungsmittel sind, wie Dimethylsulfoxid (DMSO) [22]. Diese Co-Lösungsmittel werden benötigt, um z.B. die Viskosität zu verringern, die Eigenschaften fein abzustimmen und die Gesamtkosten des Lösungsmittelsystems zu senken [27]. Lösungsmittel, die Wasserstoffbrückenbindungen spenden, wie Wasser und Alkohol, neigen dazu, mit negativ geladenen Anionen in ILs zu assoziieren. Wenn diese Lösungsmittel mit ILs gemischt werden, konkurrieren sie mit den IL-Anionen um Wechselwirkungen, was die Fähigkeit der ILs, Cellulose zu lösen, beeinträchtigen kann. Diese bevorzugte Bindung zwischen protischen Lösungsmitteln und IL-Anionen führt schließlich zur Ausfällung von Cellulose aus IL-protischen Lösungsmittelgemischen. Einige organische Lösungsmittel können jedoch unter bestimmten Bedingungen und Temperaturen als Co-Lösungsmittel wirken. Polare aprotische Lösungsmittel wie DMSO, Dimethylformamid (DMF) und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon (DMI) können als Co-Lösungsmittel für Cellulose verwendet werden, wenn sie mit ILs gemischt werden, obwohl sie für sich allein eine geringe Fähigkeit zur Lösung von Cellulose haben [29].Sobald Cellulose in einem bestimmten Lösungsmittelsystem gelöst ist, ist es wichtig, ihr Molekulargewicht zu bestimmen, da dies für das Design und die Anwendung von Cellulosebasierten Materialien notwendig ist [13, 36]. Die Entwicklung effektiver Methoden zur genauen Messung der Molekulargewichtsparameter von Cellulose ist nicht nur dringend für die strukturelle Charakterisierung von Cellulose erforderlich, sondern bildet auch die Grundlage für das Verständnis der Beziehung zwischen Struktur und Eigenschaften von Cellulose-basierten Materialien [46]. Die Viskositätsmethode kann verwendet werden, um das relative Viskositätsdurchschnitts-Molekulargewicht über die Beziehung zwischen der intrinsischen Viskosität der Celluloselösung und dem Molekulargewicht der Cellulose zu ermitteln. Sie hat sich als Standardmethode in der Celluloseindustrie etabliert, da sie einfache Instrumentierung und eine bequeme Handhabung bietet [26].Um diesen Wert zu ermitteln, ohne zeitaufwändige Messungen durchzuführen, wird die Mark-Houwink-Sakurada (MHS)-Formel häufig verwendet [26], um die Molekülmasse von Polymeren zu berechnen, wenn die Konstanten a und K bekannt sind.Diese Arbeit untersucht zwei Themen. Zum einen, die Berechnung der Molekülmasse von Avicel Cellulose PH-101, indem sie in einer N,N-Dimethylacetamid (DMAc)/Lithiumchlorid (LiCl)-Mischung gelöst wird. Die bestehende Veröffentlichung von McCormick et al. [6] wird als Basis für das erste Ziel verwendet, da es eines der am meisten erforschten Lösungsmittelsysteme für die Lösung von Cellulose ist und auch ein hochzitierter Artikel zur Berechnung der Molekülmasse von Cellulose. Das zweite Thema ist die Bestimmung der intrinsischen Viskosität von Avicel in EmimAc, EmimAc-Wasser und EmimAc-DMSO Mischungen, um die erhaltenen Ergebnisse zu vergleichen.
