Термины, связанные с цементом. Целлюлозные материалы

Главная --> Справочник терминов

Целлюлозные материалы Целлюлоза растворяется на холоду в концентрированной серной кислоте; при выливании получаемого раствора в воду образуется осадок, представляющий собой в значительной мере гидролн-зованную целлюлозу, которую называют амилоидом. Если в серную кислоту ненадолго опустить фильтровальную бумагу, которая представляет собой почти чистую целлюлозу, то на* ее поверхности образуется слой амилоида. После промывки водой и

Жесткие цепи не могут перемещаться по частям, поэтому для отделения двух жестких цепей друг от друга следует затратить большое количество энергии. При обычных температурах величина эйергии взаимодействия звеньев с молекулами растворителя недостаточна для полного отделения цепей. Аморфные линейные полимеры, жесткость цепей которых обусловлена присутствием полярных групп, хорошо набухают в силыюполярных жидкостях, но, как правило, не растворяются в них при обычных температурах. Для растворения очень жестких полимеров необходимо сильное взаимодействие между полимером и растворителем (например, целлюлоза растворяется в четвертичных аммониевых.основаниях, полиакрилоннтрил — в диметилформамиде),

При приготовлении прядильного раствора целлюлоза растворяется, как уже указывалось, в результате ее взаимодействия с мед-ноаммиачним комплексным соединением Си (КЧ13)т{ОН)Е. Этот процесс мало изучен, поэтому дать обоснованную схему протекающих реакций пока не представляется возможным. Наиболее вероятно, что гид роке и д меди реагирует одновременно с лвумн гидр-оксильными группами, находящимися в макромолекуле целлюлозы при втором и третьем атомах углерода элементарного звена. При взаимодействии целлюлозы с медпоаммиачным комплексом Си (N113) т (ОН) 2 значение т понижается (максимально т = 4), и и:* комплекса частично выделяется аммиак.

Целлюлоза растворяется в кислотах при более высокой их концентрации, чем гемицеллюлозы. У целлюлозы, даже если она растворяется в концентрированной кислоте, существует начальная гетерогенная реакция гидролитической деструкции. Основной же гидролиз происходит в гомогенной среде. Соотношение между скоростями растворения и гидролиза целлюлозы зависит от концентрации кислоты. При массовой доле H2SO4 в водном растворе 55...62% наблюдается более высокая скорость гидролиза, чем растворения, а при массовой доле H2SO4 выше 62% скорость гидролиза меньше скорости растворения, т.е. в обычных условиях гидролиза древесины и целлюлозы концентрированной серной кислотой растворение опережает гидролиз.

Химическая переработка целлюлозы позволяет переводить ее в продукты, растворимые в органических растворителях, тогда как природная целлюлоза растворяется лишь в таких растворителях, которые малопригодны для использования в промышленности. Это дает возможность получать из целлюлозы материалы с новыми ценными свойствами - искусственные волокна и пленки из производных целлюлозы и регенерированной целлюлозы, термопластичные формовочные материалы на основе эфиров целлюлозы (этролы), клеящие вещества, загустители и т.д. С целью устранения некоторых отрицательных эксплуатационных качеств природной целлюлозы (способность разрушаться под воздействием биологических факторов, сминаемость хлопчатобумажных тканей и т.п.) и придания новых свойств, например, бактерицидных, получают привитые сополимеры целлюлозы с различными синтетическими полимерами.

Целлюлоза растворяется в концентрированных серной (62...78%-й) и фосфорной (с массовой долей НзРО4 в растворе 83% и более) и сверхконцентрированной (40...42%-й) соляной кислотах. Однако в серной и соляной кислотах происходит ин-

Как уже отмечалось, гидролиз целлюлозы в концентрированных минеральных кислотах (серной, сверхконцентрированной соляной, фосфорной), являющихся растворителями целлюлозы, идет в гомогенной среде. Целлюлоза растворяется в минеральных кислотах более высоких концентраций (см. 17.2.2), чем нецеллюлозные полисахариды.

конц. H2SO4 в 5 мл уксусной кислоты. Смесь перемешивают стеклянной палочкой для равномерного увлажнения 'целлюлозы. Бутыль закупоривают и оставляют на 1 ч при комнатной температуре. После этого к содержимому бутыли добавляют смесь 50 мл 95%-ного ацетангидрида и 20 мл ледяной уксусной кислоты и закрытую бутыль оставляют на водяной бане при 50 °С. Через 15 мин целлюлоза растворяется, и через 30 мин реакция завершается. Исходный раствор делят на две части, которые используют для получения триацетата к вторичного ацетата целлюлозы.

Важнейшее место среди простых эфиров целлюлозы занимает эти л целлюлоза. Этилцеллюлозу можно получать гомогенным и гетерогенным способами, но промышленное применение в СССР получил лишь гомогенный способ, при котором получаем'ая этил-целлюлоза растворяется в этилируюшей смеси.

Молекулярная масса целлюлозы составляет 50-400 тыс., что соответствует 300-2500 остаткам глюкозы на одну молекулу. Определение длины молекулы целлюлозы физическими методами даёт величину 10000 остатков. Нити целлюлозы образуют микрофибриллы благодаря внутри- и межмолекулярным водородным связям; микрофибриллы собраны в волокна, ось каждого из которых расположена под углом к осям микрофибрилл, а каждая молекула лежит вдоль оси микрофибриллы. Такая высокоупорядоченная структура, подтверждённая данными рентгеноструктурного анализа, и обусловливает необычайную прочность и упругость целлюлозы, равно как и отсутствие растворимости в большинстве применяемых растворителей. Любопытно, что целлюлоза растворяется в реактиве, приготовленном смешением Си(ОН)2 с концентрированным водным раствором аммиака (реактиве Швейцера), а также в

взаимодействие между полимером и растворителем (например, целлюлоза растворяется в четвертичных аммониевых. основаниях, полиакрилонптрил — в диметилформамиде).

В 1940 г. Вендт (Agfa) открыл совершенно новую область в химии красителей. Он установил, что бесцветные соединения, получаемые взаимодействием давно иавест-ного полупродукта для красителей — 4,4/-диаминостильбеп-2,2/-дисульфокислоты — с хлористым циануром и затем с аминами, обладают способностью поглощать ультрафиолетовые лучи и при этом флуоресцировать голубоватым светом. Перед этим Крайс наблюдал, что умбелифероны осветляют текстильные материалы. Так как эти вещества обладают, кроме того, хорошей субстантивностью, то они оказывают на целлюлозные материалы (например, на волокна или бумагу) действие, аналогичное отбелке, т. е., окрашивая материал в дополнительный к желтому цвет, они доводят его до белого. Ниже приведены некоторые представители этих оптических осветлителей:

групп (спиртовые группы), в искусственные полимеры, содержащие новые функциональные группы различного типа (карбонильные и карбоксильные группы, аминогруппы, атомы галогенов и др.), ангидропираноз-ные и дезоксипиранозные циклы (в том числе галогено-, амино- и другие производные дезоксицеллюлоз), циклы с двойными связями и т.д. Это позволит получать новые целлюлозные материалы различного назначения — негорючие, устойчивые к действию плесеней и других микроорганизмов, светостойкие, термопластичные, бактерицидные и др.

ше, чем при использовании хлопчатобумажных фильтр-материалов. Однако при их использовании вискоза может подтекать через торцы фильтр-материала и, кроме того, не достигается требуемая чистота фильтрата. Подтеки вискозы удается исключить путем нанесения латексного уплотняющего слоя по линии прижима рам пресса. Что касается чистоты фильтрата, то материалы из синтетических волокон обладают меньшей адгезией к примесям, содержащимся в вискозе, и поэтому не способны или способны в меньшей степени, чем целлюлозные материалы, к адсорбционной фильтрации, за счет которой могут отфильтровываться частицы малых размеров. Ниже представлены данные о содержании гель-частиц в вискозе до и после фильтрации через хлориновую ткань [73]:

Среди различных волокнистых материалов целлюлозные материалы особенно выделяются многоступенчатостью своего строения. Но и эти волокнистые системы можно еще считать сравнительно простыми, пока в них различаются всего две фазы — одна твердая и одна жидкая или же одна твердая и одна газообразная. Наличие в системе наряду с

Возможность рационального использования целлюлозы для получения изделий из нее с требуемыми свойствами непосредственно зависит от выяснения основных вопросов формирования структуры целлюлозных материалов и от подробного изучения влияния различных факторов на их свойства. Большое значение имеют поверхностные свойства целлюлозы. В результате многих исследований установлено, что волокнистые целлюлозные материалы обладают ясно выраженной обменно-адсорб-ционной активностью по отношению к катионам, т. е. они являются катионитами. Чем меньше содержится в целлюлозном материале сопутствующих веществ и продуктов деструкции, тем меньше его обменно-ад-сорбционная способность. Однако и наиболее очищенные образцы целлюлозы обладают заметной ионообменной способностью. Обмениваются на очищенной целлюлозе ионы водорода карбоксильных групп, которые отчасти имеются уже в необработанной целлюлозе и вновь образуются при ее химической обработке. Благодаря наличию карбоксильных групп целлюлоза имеет отчетливые кислые свойства.

Можно разумно и рационально использовать природные ресурсы и в первую очередь древесину и получаемые на ее основе продукты. При правильном сбалансированном ведении лесного хозяйства запасы древесины и целлюлозных материалов, могут и должны оказаться неисчерпаемыми. Целлюлоза и целлюлозные материалы являются теми широко используемыми материалами, которые биосинтезируются в природе из углекислого газа и воды под действием солнечной энергии. И поскольку в окружающей нас природной среде медленно, по непрерывно происходит увеличение концентрации углекислого газа за счет использования огромных количеств сжигаемого топлива, человечество будет вынуждено заняться лесоразведением для сохранения нормальной жизненной среды. В этом отношении расширение воспроизводства целлюлозных материалов является редким случаем, когда интересы человечества, связанные с увеличением потребления целлюлозных материалов и интересы сохранения окружающей среды совпадают. И таким образом, запасы целлюлозосодержащего сырья практически оказываются неисчерпаемыми.

Химическая переработка целлюлозы заключается в существенной мере в получении сложных и простых эфиров целлюлозы. Поскольку в каждом элементарном звене макромолекулы целлюлозы, содержится три ОН-группы, то следовательно степень замещения может меняться от 0 до 3. Чаще пользуются не степенью замещения, а величиной у, показывающей количество веденных новых групп в среднем на 100 ангидроглюкозных остатков, т.е. у = степень замещения х 100. Свойства производных целлюлозы и в частности ацетатов изменяются в зависимости от изменения степени замещения и степени полимеризации Технические образцы целлюлозы (целлюлозные материалы) всегда содержат в очень небольшом количестве карбонильные группы. 'Гак хлопковый линт содержит (в моль/г) 0,005 альдегидных и 0,005 карбоксильных групп, древесная сульфитная целлюлоза - 0,007 и 0,01 б (5).

В настоящее время имеется широкий ассортимент древесных и хлопковых целлюлозных материалов для химической переработки в ацетаты (24-26) благодаря разнообразию целлюлозного сырья и способов его выделения. Различные целлюлозные материалы отличаются по чистоте, степени полимеризации, молекулярно-массовому распределению (ММР) и макро-и микроструктуре.

Различные целлюлозные материалы требуют различных условий активации. При активации замочкой водные растворы уксусной кислоты имеют большую эффективность, чем ледяная уксусная кислота, но только для определенного вида целлюлозы.

Устойчивость к гниению и атмосферным воздействиям. Целлюлозные материалы часто используются в условиях, когда происходит

Не измельчаются в индивидуальном виде полиметилметакри-лат (ПММА), полистирол (ПС), ударопрочный полистирол (УПС), сэвилен с содержанием ВА более 20% мае., эластомеры (СКЭПТ, СКИ-3, СКН-18 и др.), поликарбонат (ПК), полисуль-фоны, АБС- и МБС-пластики, древесно-целлюлозные материалы и др. (табл. 1) [3, б, 14]. В этом случае диспергирование полимеров сопровождается технологическими затруднениями. Образуются агломерированные продукты в виде рваной пленки, жгута, ленты, стружки и т. п. достаточно больших размеров. При попытке измельчения в диспергаторе в индивидуальном виде древесных опилок, бумаги или картона даже при малых степенях загрузки диспергатора (20-30 %) получалась спрессованная масса в виде крупных кусков и лент [15].

Целлюлозы составляет Целлюлоза представляет Целлюлозного материала Целлюлозу подвергают Центрирующее устройство Цианиновых красителей Целесообразно использовать Циклические переходные Циклические соединения