Статья по теме: Набухание целлюлозы

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Для повышения реакционной способности целлюлозы проводят ее активацию, т.е. обработку, приводящую к набуханию и тем самым к увеличению доступности. Одним из способов активации может служить набухание целлюлозы в воде. Даже небольшие количества воды разрыхляют структуру целлюлозного волокна, увеличивают его внутреннюю поверхность и способствуют проникновению растворителей и реагентов. Воду далее вытесняют растворителем, в котором должна проводиться реакция. Высокая реакционная способность достигается при влагосодержа-нии целлюлозы не менее 18...20%. Однако имеет значение не только массовая доля воды в образце целлюлозы, но и предыстория последнего - получен ли образец подсушиванием влажной целлюлозы (в том числе мерсеризованной и промытой) до определенного влагосодержания или же сушкой до сухого состояния с последующим увлажнением до того же влагосодержания. Большей реакционной способностью (испытанной при ацетилировании) обладает первый образец. При сушке целлюлозы происходит уплотнение всей структуры волокна, а при последующем увлажнении вода уже не способна разрушить все образовавшиеся при сушке межмолекулярные водородные связи. Активацию целлюлозы водой с вытеснением ее последовательно полярными (обычно сначала воду вытесняют водорастворимыми низкокипящими растворителями, такими как этанол, ацетон и т.п.) и неполярными растворителями называют инклюдиро-ванием. При последующей сушке в целлюлозе удерживается до 4...8% инклюдированного растворителя от ее массы.[4, С.551]

Набухание целлюлозы в концентрированных растворах солей тем интенсивней, чем больше степень гидратации катиона и размер аниона. Степень набухания целлюлозы уменьшается в следующем лиотропном ряду:[1, С.292]

Набухание целлюлозы бывает двух типов: межкристаллишое - и разбавленных растворах щелочей и внутрикристаллитное - в концентрированных. Степень набухания целлюлозы зависит от вида и концентрации щелочи и от температуры. Считают, что степень набухания зависит от степени гидратации ионов, уменьшающейся в ряду: Li > Na > К > Rb '-* C's. При повышении температуры набухание уменьшается. Набухание зависит также и от надмолекулярной структуры целлюлозы. Кривые набухания, снятые по кривым поглощения воды, обычно имеют максимум. 'Гак, для технических целлюлоз из хвойной древесины максимальное набухание наблюдается при массовой доле NaOH в растворе - 10... 12%, для лиственной несколько меньше, для хлопковой - при 15%. Появление максимума на кривой поглощения воды можно объяснить уменьшением пи-ратной оболочки ионов при высокой концентрации щелочи. Кривые сорбции щелочи не имеют максимумов, т.е. с повышением копнет раним щелочи происходит постепенное увеличение количества сорбированной щелочи. Повышение температуры уменьшает сорбцию щелочи.[4, С.569]

Набухание целлюлозы в щелочи обусловливается проникнс нием гидратированных ионов Na между ее макромолекул? и сольватацией гидроксильных групп. Едкий натр о водой об зует гидраты различного состава, максимальное количество во, связываемой им в растворе, соответствует гидрату NaOH-70^[7, С.62]

Набухание целлюлозы в листе с повышением температуры также снижается (кривая 3). Однако по абсолютной величине оно остается на 180—200% выше величины, определенной цен-трифугальным методом. Это обусловлено капиллярным связыванием щелочи в порах между элементарными волокнами и частично— внутри них.[8, С.41]

Растворы едкого натра способны не только вызывать набухание целлюлозы, но также частично переводить ее в раствор. На этой их способности основан метод частичного фракционирования целлюлозы и определения ее качества (см. раздел 1.1.1.).[8, С.45]

Вслед за смачиванием происходит химическое связывание NaOH и набухание целлюлозы с комплексом структурных изменений, протекающих при мерсеризации. По скорости эти процессы примерно совпадают. На рис. 2.12 показана скорость набухания (1), выделения тепла (2) и химического связывания NaOH (3), определенные прямым методом (отмывка спиртом). Как видно из приведенных данных, которые заимствованы из различных литературных источников — соответственно [4, 26, 27], первая стадия взаимодействия целлюлозы с раствором NaOH протекает очень быстро и заканчивается в течение 5 — 20 с. Структурные изменения находятся в тесной связи с химическим взаимодействием. После 1 мин погружения целлюлозы в щелочь наблюдается [28] переход кристаллической решетки природной целлюлозы в решетку гидратцеллюлозы.[8, С.42]

Для того чтобы добиться равномерного распределения ш в целлюлозе, снижают набухание целлюлозы, проводя мер зацию при более высокой температуре (50—60 °С) и увелич концентрации NaOH (250—280 г/л). Получаемая щелочная люлоза также содержит повышенное количество NaOH по шению к целлюлозе (0,82—0,86 вместо 0,45—0,5) по срав с обычной щелочной целлюлозой, приготовленной в стан условиях. В результате при ксантогенировании в расходуется больше, чем в ксантогенаторах,[7, С.94]

Первоначальной стадией при попадании листа в смеситель являются смачивание и набухание целлюлозы с одновременным разрушением набухших листов и образованием суспензии элементарных волокон в мерсеризационной щелочи — пульпы. Степень диспергирования целлюлозной массы определяет характер массо-обменных процессов, т. е. указывает, проходит ли взаимодействие[8, С.49]

Перед ацетилирова.нием целлюлозу подвергают активаций уксусной кислотой; при этом происходит набухание целлюлозы, облегчающее диффузию ацетилирующей смеси внутрь волокна, что повышает скорость реакции и равномерность ацетилирования.[5, С.256]

Набухание целлюлозных волокон имеет важное значение для повышения доступности макромолекул целлюлозы. Набухание целлюлозы в растворах щелочей является ограниченным, т.е. целлюлоза в них не растворяется. Однако при выделении целлюлозы из растительного сырья она подвергается деструкции с образованием низкомолекулярной фракции, способной растворяться. Растворимы в водных растворах щелочей и ге-мицеллюлозы - обычные примеси в технических целлюлозах.[4, С.569]

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