Главная --> Справочник терминов


Целлюлозно бумажного Помимо чисто научного интереса, который естественно вызывает структура такого уникального образования, как стенка растительной клетки, вопрос этот имеет крупное практическое значение. Знание тонкой структуры и подробностей формирования микрофибрилл и клеточной стенки в целом составляет солидную часть научного фундамента целлюлозной промышленности и производства натуиального и искусственного волокна на основе целлюлозы. Характерным примером может служить непосредственная связь гелеобразующих свойств таких синтетических производных целлюлозы, как карбоксиметил-целлюлозы и частично метилированные целлюлозы, с распределением аморфных и кристаллических участков в исходном целлюлозном материале.

При увеличении в целлюлозном материале количества низкомолекулярных фракций должна повыситься и степень блокирования капилляров и пор. В качестве косвенных данных можно 'Привести описанные тем же Вик-керстаффом10 эксперименты по окрашиванию хлопка, обработанного в окислительных средах (щелочным гипо-бромитом). В результате такой обработки накрашиваемость хлопка ухудшалась.

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.

1.4. Общие понятия о пригодности целлюлозных материалов к ацетилнрованню и методы их оценки. Влияние содержания влаги в целлюлозном материале. 14

Наличие более плотных участков в модели и менее плотных с вытянутыми цепями и боковых ответвлений приводит к появлению в целлюлозе и целлюлозном материале трудно и легко доступных участков. Присутствие гидроксильных ipynn является важнейшим фактором, определяющим химические и физические свойства целлюлозы. А.Б Пакшвер и С.II Панков дают наиболее правильное определение физической структуры целлюлозы (2)(3). Они считают, что целлюлоза есть кристаллизирующийся полимер Энергия водородных связей, возникающая между и внутри макромолекул, а также водородные связи с водой, присутствующей в целлюлозных материалах, играет определенную роль в реакционной способности целлюлозы к ацетилированию. Степень кристалличности целлюлозы зависит от происхождения материала. Наиболее высокой степенью кристалличности обладает природная целлюлоза (хлопок, рами). Обычно степень кристалличности оценивается рентгенографически. Для природной целлюлозы (целлюлозы I) степень кристалличности составляет 60-80%, а для регенирированной (целлюлозы

В то же время для оценки качества целлюлозного материала, особенно его химической чистоты КГ. Комковой, Л.Н. Логачевой и КС. Никольским предложен метод определения прозрачности растворов целлюлозы в серной кислоте (13). Метод основан на том, что целлюлоза, растворяясь в серной кислоте, превращается в rf-глюкозу, растворы которой и анализируются Мутность растворов зависит от начичия примесей (жиров, восков, пектиновых веществ, пентозанов и др. компонентов) в целлюлозном материале, после облагораживания. В зависимости от качества исходною хлопкового волокна прозрачность анализируемых растворов колеблется от 30 до 60%.

1.4. Общие понятия о пригодности целлюлозных материалов к ацстилировапию и методы их оценки. Влияние содержания влаги в целлюлозном материале.

Само собой разумеется, что изменение температуры сушки от 20 до 100°С не может существенно влиять на макро- и микроструктуру целлюлозного материала. Только существенное повышение температуры сушки, то есть сушка при температуре выше 100°С резко влияет на пригодность целлюлозы к ацетилированию(см. рис. 1.3). Чем же можно объяснить такое отрицательное воздействие высокой температуры на целлюлозный материал? Чем выше температура сушки, по мнению С.П. Папкова и Э.З Файнберга (3), тем больше низкомолекулярных фракций переходит в растворенное состояние и тем резче эффект "закупорки" капилляров и пор путем отложения монолитных пленок в целлюлозных волокнах. Чем больше в целлюлозном материале низкомолекулярных фракций, тем в большей степени будет понижена пригодность целлюлозного материала к ацетилированию при сушке при высоких температурах ( t > 100°С). Такое влияние воздействия высоких температур на целлюлозный материал можно объяснить также реализацией водородных связей между макромолекулами в аморфных и мезоморфных областях целлюлозного материала (18).

Для обоих видов целлюлозного материала из древесины хвойных пород содержаниеО-целлюлозы почти одинаковое, но содержание маннана в азотнокислом целлюлозном материале несколько выше, чем сульфитной- Отбеленный азотнокислый древесный целлюлозный материал из древесины осины приближается по своим показателям качества к хлопковому линту и обладает хорошей пригодностью к ацетилированию (38).

Ввиду того, что в целлюлозном материале после варки всегда есть непроварившаяся древесина, сучки, костра и т.д., для очистки целлюлозы от примесей после варки ее пропускают последовательно через песочницы, центробежные сортировки и батареи центриклинеров. В потоке небеленой целлюлозы должны находиться смолоотдслители для фракционирования -отделения короткого волокна, которое содержит больше лигнина, смолы и жиров.

Снижается выход целлюлозы в условиях щелочной варки с 85,6% (до самосогревания) до 69,8% (после самосогревания). Растворы ацетагов, полученных на хлопковом целлюлозном материале (после его самосогревания), имеют значительную окраску. Указанные авторы делают вывод, что попадание в хлопковый линт менее зрелых и подвергающихся самосогреванию волокон снижает выход хлопковой целлюлозы, способствует появлению в ней

Углеводы — один из основных продуктов питания. В то же время они имеют и большое промышленное значение. Такие отрасли промышленности, как химическая, целлюлозно-бумажная, деревообрабатывающая, текстильная, пищевая и многие другие, заняты переработкой углеводсодержащего сырья. Углеводы нашли применение в промышленности строительных материалов. Деревянные дома и мебель — это та же целлюлоза. Отходы целлюлозно-бумажного производства (например, сульфитно-спиртовая барда), продукты химической переработки целлюлозы (простые и слож-

Переработка сульфитных щелоков. Сульфитные щелока представляют собой отходы целлюлозно-бумажного производства. На каждую тонну ныркбатыпкемой целлюлозы образуется 8—12 кг сульфитных щелоков, содержащих 10 -12% сухого вещества (лиг-кин, углеводы, белки, смолы, жиры, окись калмшя и др.). При переработке I т древесной пульпы получают 80—100 л спярта.

Крупнейшей отраслью химической переработки древесины является целлюлозно-бумажная промышленность, вырабатывающая техническую целлюлозу и другие волокнистые полуфабрикаты для производства различных видов бумаги и картона. Из производных целлюлозы - продуктов ее химических превращений - получают искусственные волокна (вискозные, ацетатные), пленки (кино-, фото- и упаковочные пленки), пластмассы, лаки, клеи и т. д. Повышению экономической эффективности и экологической безопасности целлюлозно-бумажного производства способствует утилизация побочных продуктов - лигнинов, талловых продуктов и др.

В электронном микроскопе вместо светового излучения используется пучок ускоренных электронов. Изображение изучаемого объекта наблюдается на флуоресцентном экране или фиксируется фотографическим способом. Увеличение в электронном микроскопе примерно на два порядка выше, чем у оптических микроскопов, и достигает 103...105. Разрешающая способность в зависимости от техники исследования может составлять от 6...10 им до 0,2. ..0,5 нм. Это позволяет изучать разнообразные надмолекулярные образования у синтетических полимеров, фибриллярную структуру цел-люлозосодержаших клеточных стенок древесины и других растительных тканей, ультраструктуру волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства.

В растровом электронном микроскопе пучок электронов отражается от поверхности образца, и изображение создается с помощью электронно-катодной лучевой трубки. РЭМ позволяет получать объемные изображения исследуемой поверхности и не требует специальной подготовки образцов. В настоящее время РЭМ находит широкое применение для изучения различных надмолекулярных образований в полимерах, волокнистых полуфабрикатов целлюлозно-бумажного производства, поверхности бумаги и т. д.

В качестве сырья для целлюлозно-бумажного производства используют солому различных злаков - растений сем. злаковых (Gramineae) класса однодольных. Для злаков характерен полый стебель с узлами - соломина. Находит применение солома хлебных злаков. В некоторых влажных районах тропиков и субтропиков сырьем для производства бумаги служит древовидный многолетний злак бамбук (род Bambusa). На севере Африки и в других странах Средиземноморья сырьем для бумаги служит тростник альфа, или эспарто (Stipa tenacissima) - многолетний злак. Перспективным видом недревесного, сырья считают багассу сахарного тростника (различные виды рода Saccharum сем.злаковых). Багассой называют стебли, остающиеся после отжима сахарного сока. В странах СНГ основным ресурсом недревесного сырья является солома пшеницы (род Triti-сит) и ржи (род Secale), а второе место занимает многолетнее корневищное растение тростник обыкновенный (Phragmites communis). В гидролизных производствах широко используются различные сельскохозяйственные отходы (пентозансодержащее сырье) - солома хлебных злаков, особенно рисовая, кукурузная кочерыжка, стебли хлопчатника (гуза-пайя), хлопковая шелуха, подсолнечная лузга и т.п. При оценке сырья на пригодность его в производстве целлюлозы и бумаги, для гидролиза и получения лесохимических продуктов необходимо учитывать множество факторов (см.8.7).

Реакции полисахаридов древесины имеют очень важное практическое значение в процессах химической и химико-механической переработки древесины - целлюлозно-бумажном, гидролизных, лесохимических производствах, производстве древесных плит и пластиков. Цель целлюлозно-бумажного производства - получение из древесины технической целлюлозы и других волокнистых полуфабрикатов. При этом нецеллюлозные полисахариды в большей или меньшей степени удаляются в результате деструкции в различных процессах варки, протекающих в кислой или щелочной средах, а также под воздействием окислителей. В гидролизных производствах углеводная часть древесины подвергается гидролизу с целью получения из полисахаридов Сахаров и продуктов их дальнейшей переработки. В одном из производств лесохимии - пиролизе древесины высокомолекулярные компоненты древесины и в том числе целлюлоза

Различают качественное и количественное определение лигнина в одревесневших тканях растительного сырья, а также в технических целлюлозах и других волокнистых полуфабрикатах целлюлозно-бумажного производства. Качественное определение проводят с целью обнаружения присутствия лигнина, а количественное - для определения массовой доли лигнина.

В настоящее время из древесины получают, включая техническую целлюлозу, разнообразные волокнистые полуфабрикаты (ВПФ) целлюлозно-бумажного производства с разными выходами, степенью чистоты и степенью деструкции. В зависимости от способа получения (механическая, химико-механическая или химическая обработка древесины) ВПФ можно условно разделить на группы (табл. 15.1). В таблице ВПФ расположены в порядке ослабления механического воздействия и усиления химической обработки.

Некоторые реакции разрушения макромолекул целлюлозы, в частности гидролитическая деструкция при варке целлюлозы в кислой среде, деполимеризация при варке в щелочной среде, окислительные реакции при отбелке технических целлюлоз, оказываются вредными, снижающими выход и качество продукции целлюлозно-бумажного производства. Некоторые же из этих реакций проводят специально для регулирования СП целлюлозы, например, при получении вискозной целлюлозы, т.е. технической целлюлозы, предназначенной для производства вискозных волокон и пленки, а также для дополнительного снижения СП целлюлозы в вискозном процессе на стадии так называемого предсозревания щелочной целлюлозы.

При механической деструкции целлюлозы возможен разрыв не только гликозидных связей, но и связей С-С в пиранозных циклах. Под воздействием тепловой энергии происходит термическая деструкция целлюлозы, а также ее эфиров. В технологии целлюлозно-бумажного производства и при эксплуатации изделий из целлюлозы и искусственных полимеров на ее основе эта реакция нежелательна, так как она приводит к снижению показателей качества, в том числе прочности. Поэтому важное значение приобретает термостойкость изделий из целлюлозы и ее производных. Специально термическую деструкцию целлюлозы, как уже говорилось, осуществляют при пиролизе древесины (см. 11.12.1).




Целлюлоза представляет Целлюлозного материала Целлюлозу подвергают Центрирующее устройство Цианиновых красителей Целесообразно использовать Циклические переходные Циклические соединения Циклических азосоединений

-