ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Целлюлоза и продукты ее химической переработки из "Неметаллические материалы и их применение в авиастроении " Целлюлоза — основной компонент всех растительных клеток является наиболее распространенным природным высокомолекулярным соединением. [c.13] Источником получения целлюлозы служат хлопок, древесина, солома. [c.13] В наиболее чистом виде целлюлоза содержится (94%) в семенных волосках хлопчатника. Длинные волокна хлопка служат основным видом сырья для изготовления хлопчатобумажной ткани. Короткое волокно (хлопковый пух) используют для химической переработки в производстве искусственного волокна, лаков, целлулоида. Хлопок перед переработкой очищают от белков и масла разбавленным раствором щелочи при повышенной температуре. В производстве ткани такая обработка хлопкового волокна облегчает последующую пропитку лаками. Щелочная очистка хлопкового пуха, предназначенного для химической переработки, облегчает проникновение реагирующих жидкостей и снижает молекулярный вес целлюлозы до требуемой величины. [c.13] Древесную целлюлозу используют в производстве бумаги и для дальнейшей химической переработки. Древесина содержит в своем составе 45—50% целлюлозы, 26—28% лигнина, низкомолекулярные углеводы и другие компоненты. [c.13] Извлечение целлюлозы из древесины основано на сравнительно малой прочности связи отдельных компонентов друг с другом и на различной их растворимости. [c.13] Наибольшее промышленное значение имеют сульфитный и сульфатный методы извлечения целлюлозы из древесины. В первом случае мелко измельченную древесину обрабатывают раствором бисульфита кальция, содержащего 3—6 / свободного сернистого ангидрида. Реакцию проводят в течение 10—15 час. при температуре 125—130° и давлении в 4— 6 ат. При этих условиях в раствор переходят низкомолекулярные углеводы, смолистые вещества и весь лигнин. Наблюдается значительное снижение молекулярного веса целлюлозы. Выделенная этим методом сульфитная целлюлоза подвергается отбелке и дополнительной обработке разбавленным раствором щелочи, что способствует удалению спутников целлюлозы. В промытом продукте количество целлюлозы составляет 92—Э8 Уо. [c.13] Аналогичным методом высококачественную целлюлозу можно выделить из соломы. [c.14] Целлюлоза принадлежит к классу высокомолекулярных углеводов. Каждая макромолекула целлюлозы имеет форму нити и состоит из многочисленных элементарных звеньев ангидридов глюкозы, соединенных друг с другом при помощи кислородных мостиков. [c.14] Чрезвычайно высокий молекулярный вес целлюлозы и наличие межмолекулярных водородных связей объясняют многие ее физические свойства. С повышением температуры целлюлоза не размягчается. При температуре выше 100° начинается постепенное термическое разрушение (деструкция) макромолекул, которое приводит к снижению молекулярного веса. Оно ускоряется присутствием кислорода воздуха, так как к термической деструкции присоединяется и реакция окисления. С повышением температуры интенсивность обоих процессов возрастает. Окисление ускоряется также под влиянием солнечного облучения. В воде целлюлоза сильно набухает. Это способствует более глубокому проникновению кислорода воздуха в волокна целлюлозы и более интенсивному разрушению макромолекул. Указанными явлениями объясняется постепенное разрушение лаковых покрытий, пленок, вискозных и хлопчатобумажных тканей, бумаги и других материалов на основе целлюлозы. Так, одновременное действие на целлюлозное волокно солнечного света, влаги и воздуха в течение трех месяцев вызывает падение его прочности на 40—50 /о и уменьшение вязкости его раствора на 60—80%, что указывает на значительное уменьшение размера макромолекул. Процесс окислительной деструкции можно замедлить добавлением противоокислн-телей целлюлозы. [c.14] Целлюлоза характеризуется малой стойкостью к разбавленным растворам кислот. Продукт частичного разрушения (гидролиза) имеет одинаковый с исходной целлюлозой химический состав, но меньший молекулярный вес (гидроцеллюлоза). С увеличением степени гидролиза целлюлозы изменяются и ее свойства повышается растворимость, уменьшается вязкость раствора, возрастает химическая активность и падает механическая прочность волокна. [c.15] Целлюлоза сильно набухает в разбавленных растворах гидроокисей металлов. Это свойство целлюлозы используют в процессах ее дополнительной очистки, так как из набухшей целлюлозы легко удалить растворимые низкомолекулярные компоненты. Предварительное выдерживание целлюлозы в щелочных растворах облегчает проникновение и равномерное распределение реагирующих веществ в процессе химической переработки целлюлозы. Способность целлюлозы набухать в воде и щелочных растворах используют для изготовления бумаги. [c.15] Под действием 18—25%-ного раствора щелочей происходит необратимое изменение физических свойств целлюлозного волокна. Волокно выпрямляется, приобретает шелковистый блеск и упрочняется. Такая обработка целлюлозного волокна носит название мерсеризации и используется текстильной промышленностью для облагораживания хлопчатобумажных тканей. [c.15] Целлюлоза растворима в водном растворе медноаммиачного основания (комплексное соединение гидрата окиси меди и аммиака). Получаемые вязкие растворы широко используют в производстве искусственного волокна (медноаммиачный шелк). [c.15] Целлюлоза сильно набухает в водных растворах некоторых солей. Наибольшее набухание целлюлозы наблюдается в концентрированных растворах хлористого цинка. Это свойство целлюлозы используют в производстве фибры. [c.15] Целлюлоза обладает высокой химической активностью, так как каждое звено ее макромолекул содержит три гидроксильных группы. Эти группы придают целлюлозе характерные свойства многоатомных спиртов. [c.15] Действием на целлюлозу концентрированных кислот получают сложные эфиры целлюлозы. Из них особенного внимания заслуживают ксантогенат целлюлозы, азотнокислый эфир целлюлозы (нитроцеллюлоза) и уксуснокислый эфир (ацетилцеллюлоза). [c.15] Вязкий раствор ксантогената формуют в виде нитей или пленок, которые промываются раствором серной кислоты и ее солей. Такая обработка превращает эфир вновь в целлюлозу, но сохраняет приданную ей форму нити или пленки. [c.16] Азотнокислые эфиры целлюлозы (нитроцеллюлоза) обладав значительно большей устойчивостью сравнительно с ксантогенатом. Поэтому их применяют как самостоятельный материал. Нитроцеллюлозу получают действием на очищенный хлопковый пух или древесную целлюлозу нитрующей смеси, состоящей из азотной и серной кислот и воды. Изменением концентрации кислот можно изменять количество гидроксильных групп целлюлозы, вступивших в реакцию с азотной кислотой, т. е. степень нитрации. Нитроцеллюлоза растворима в ацетоне, сложных эфирах и др. органических растворителях. После удаления растворителя образуется аморфная бесцветная пленка. Нитроцеллюлоза хорошо совмещается с камфорой и высоко-кипящими сложными эфирами. Эти вещества выполняют функцию пластификатора нитроцеллюлозы, т. е. придают ей пластические свойства при повышенной температуре и увеличивают ее прочность и эластичность при нормальной температуре. [c.16] Достаточно высокая прочность пластифицированной нитроцеллюлозы, высокая поверхностная твердость, пластичность, эластичность и бесцветность, а также хорошая совмещаемость с маслами и смолами обеспечили широкое применение нитроцеллюлозы в производстве целлулоида, эластических пленок и в качестве пленкообразующего компонента защитных и декоративных лаковых покрытий. [c.16] К недостаткам нитроцеллюлозы следует отнести ее взрывоопасность, высокую горючесть и малую свето- и термостойкость. Повышение температуры или облучение солнечными лучами вызывает постепенное разрушение нитроцеллюлозы, которое проявляется в пожелтении материала, а затем в повышении его жесткости и появлении хрупкости. [c.16] Вернуться к основной статье