Статья по теме: Целлюлозные материалы

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

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[3, С.243]

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.[4, С.15]

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.[4, С.4]

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.[3, С.461]

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.[4, С.41]

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].[6, С.263]

Если в структуре исследуемого макромолекулярного соединения полярные фрагменты чередуются с неполярными и имеют существенно различные энергии межмолекулярных связей, то неполярная жидкая рабочая среда будет тормозить взаимодействие слабо связанных фрагментов и деструкция будет протекать в меньшей степени. Наоборот, в полярной жидкости способность к измельчению будет значительно выше. Так, волокнистые белковые и целлюлозные материалы в неполярных или слабо полярных жидкостях, таких, как бензол, ацетон или даже спирт, измельчаются так же, как и в сухом состоянии. Единственное отличие, которое имеется в этом случае, — это чисто физическое торможение жидкой среды, частично поглощающей механическую энергию. Иначе это явление протекает в водной среде. Вода способствует ослаблению водорогных связей структуры полимера, и поэтому процесс измельчения и размола развивается в направлении разрыва этих связей.[7, С.114]

Если же равновесие исходного гомогенного р-ра полимера сдвигается резко (интенсивное понижение темп-ры, введение большого избытка осадителя), распад на фазы протекает быстро с образованием студенистых осадков, частицы к-рых имеют широкий набор размеров — от субмнкроскоштческих до макроскопических. Высушивание подобных систем путем испарения жидкости пли путем последовательного вытеснения исходной среды нерастворптелями приводит к получению материалов с относительно высокой уд. поверхностью и соответственно с повышенной сорбциониоп способностью. Примерами таких пористых систем могут служить целлюлозные материалы, получаемые при вытеснении воды из вискозного студня последовательно спиртом и бензолом, и полпвишшформальные пористые пленки, образующиеся при обработке р-ров поливинилового спирта формальдегидом. Кривая распределения пор по размерам в этих системах очень широка и распространяется на макроразмеры. Поэтому подобные системы можно относить к коллоидным лишь условно.[8, С.537]

Если же равновесие исходного гомогенного р-ра полимера сдвигается резко (интенсивное понижение темп-ры, введение большого избытка осадителя), распад на фазы протекает быстро с образованием студенистых осадков, частицы к-рых имеют широкий набор размеров — от субмикроскопических до макроскопических. Высушивание подобных систем путем испарения жидкости или путем последовательного вытеснения исходной среды нерастворителями приводит к получению материалов с относительно высокой уд. поверхностью и соответственно с повышенной сорбционной способностью. Примерами таких пористых систем могут служить целлюлозные материалы, получаемые при вытеснении воды из вискозного студня последовательно спиртом и бензолом, и поливинилформальные пористые пленки, образующиеся при обработке р-ров поливинилового спирта формальдегидом. Кривая распределения пор по размерам в этих системах очень широка и распространяется на макроразмеры. Поэтому подобные системы можно относить к коллоидным лишь условно.[9, С.534]

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).[4, С.9]

Между тем, и это исключительно интересно и важно, полимеры, которые в индивидуальном виде трудно или вообще не измельчаются, во многих случаях без технологических затруднений при УДВ измельчаются в тонкодисперсные порошки в присутствии соизмельчителя, в частности, при сочетании с 5-30 % мае. ПЭВД (табл. 2). Более того, в сочетании с ПЭВД достаточно легко измельчаются в условиях УДВ и такие трудно измельчаемые материалы, как натуральные и синтетические волокна, сажа, графит, сера [3, 6, 13]. Варьируя температуру измельчения, возможно получать дисперсные порошки размером 300 ± 200 мкм при УДИ многослойных материалов, таких как линолеум, органопластики, искусственные и натуральные кожи, ламинированная бумага и др. [3, 9, 10]. Недавно нами показано, что сополимеры этилена с содержанием винилацетата до 20% мае., а также ВИПП, подобно ПЭВД, относятся к соизмельчителям. Они также активируют процесс УДИ полимеров и полимерных материалов, которые в индивидуальном виде либо не измельчаются, либо измельчаются с трудом, в частности, ПММА, ПС, УПС, ПВХ, древесные опилки, бумага, картон, сера. Аналогично воздействует по отношению к древесно-целлюлозным материалам и природная смола - канифоль (гарпиус), являющаяся, как известно, смесью смоляных кислот общей формулы С19Н29СООН (Тт= 54-80 °С, Тпл 100-140 °С, кислотное число 140-185, йодное число 220-265), т. е. соизмельчителями могут являться и высшие ненасыщенные кислоты. Кроме того, могут содействовать измельчению плохо перерабатываемых полимеров также и олигомерные продукты, такие как полиэтиленовый воск (ПВ) [15], а также в ряде случаев и низкомолекулярные вещества, например, поверхностно-активные вещества, вода и др. [3]. При введении воды в сухие древесно-целлюлозные материалы (опилки, стебли растений, картон и др.) в количестве не менее 50% мае. гарантированно получался тонкоизмельченный материал со средним размером преимущественно сферических частиц 350 мкм в виде пасты.[6, С.266]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь