Сова текстиль
На главнуюКонтактыКарта сайта

 

Целлюлозные волокна. Описание. Строение.
Физические и химические свойства.

<< вернуться в раздел "Статьи"

Строение целлюлозных волокон

Все целлюлозные волокна как природные, так и искусственныe, за исключением ацетатных волокон, состоят в основном из природной или регенерированной целлюлозы. Молекулы целлюлозы содержат различное число (от 200 до 3000) глюкозных остатков, соединенных вместе преимущественно глюкозиднои связью. Предполагается, что молекулы глюкозы имеют кольцевое строение (глюкопиранозное кольцо).

Доставка обедов в офис Москва по оптимальным ценам.

Природные и искусственные целлюлозные волокна полимолекулярны. В зависимости от происхождения и способа обработки степень полимеризации их (число глюкозных колец, связанных глюкозидной связью) может колебаться в широких пределах. Размеры макромолекул одного волокна колеблются в более иле менее широких пределах около средней величины полимеризации. Молекулы расположены в волокне не беспорядочно, а образуют кристаллиты (мицеллы), в которых молекулы ориентированы параллельно одна другой. У природных волокон и у высоко ориентированных регенерированных волокон кристаллиты расположены преимущественно вдоль оси волокна. Между отдельными, связанными между собой кристаллитами находятся межмицеллярные пространства, от размеров которых в значительной степени зависят текстильно-химические свойства целлюлозных волокон.

Степень полимеризации и ориентации макромолекул существенно влияет на прочность целлюлозных волокон в поперечном направлении к оси волокна.

Быстрые малогабаритные грузоперевозки санкт петербург по доступной цене

Как уже указывалось, глюкозные кольца в молекуле целлюлозы соединяются между собой глюкозидной связью. Однако на основании гидролизной и окислительной деструкции целлюлозы следует, что между кольцами глюкозы имеют место в небольшом количестве и связи другого рода, которые расщепляются значительно легче. Характер этих связей еще полностью не установлен. Эти слабые места закономерно повторяются примерно через каждые 500 глюкозных молекул. Закономерное расположение их наблюдается у природной целлюлозы, тогда как в регенерированной целлюлозе они расположены беспорядочно. Этим можно объяснить, например, тот факт, что хлопковая целлюлоза при понижении степени полимеризации ниже 500 становится полностью ломкой благодаря поперечным разрывам волокон от расщепления более слабых связей.

Темная сторона брокера Альпари: отзывы о об alpari страница брокеров здесь.

Регенерированные же волокна, у которых степень полимеризации ниже 500, не обладают такой ломкостью, так как благодаря беспорядочному расположению более слабых связей в волокне они не разрываются в поперечном направлении.

Регенерированные волокна отличаются по строению от природных еще и в другом отношении. В большинстве случаев их структура более аморфна, а степень ориентации молекул ниже. Природные волокна той же степени полимеризации, что и регенерированные, набухают в меньшей степени, и в мокром состоянии прочнее последних. Хлопковая целлюлоза, расщепленная до той же степени полимеризации, что и регенерированное волокно, меньше растворяется в щелочах.

Эти различия между природными и регенерированными волокнами обусловлены особым строением природных волокон, связанным с условиями их произрастания. Фибриллы природных волокон имеют спиральное строение, которое можно обнаружить даже в макромолекулах. При растворении природной целлюлозы эта спиральная структура исчезает.

Физические и химические свойства целлюлозных волокон

Набухание в воде. Целлюлозные волокна в большей или меньшей степени набухают в воде, которая проникает в их межмицеллярные пространства. Удержание воды происходит за счет сил побочной валентности, особенно за счет гидроксильных групп целлюлозы. Вследствие особого расположения кристаллитов волокно набухает преимущественно в поперечном направлении. Степень набухания зависит от степени ориентации и полимеризации молекул, а также от числа имеющихся в них свободных гидроксильных групп. Поэтому набухание волокон из регенерированной целлюлозы в большинстве случаев выше набухания природных волокон. Небольшое набухание имеет место у волокон из производных целлюлозы (ацетатцеллюлозы), так как у них часть гидро-ксильных групп блокирована. Из воздуха все волокна поглощают различное количество воды. При нормальной влажности воздуха волокна из регенерированной целлюлозы и шерсть содержат больше влаги (12—15%), тогда как хлопок (7—8%) и ацетатный шелк (6%) поглощают ее меньше. Меньше всего влаги содержат синтетические волокна.

Набухание в растворах щелочей. В щелочных растворах целлюлоза набухает значительно больше, чем в воде. В растворах одного натра, Более крепких, чем 10%-ные, межмицеллярное набухание переходит во внутримицеллярное. Это набухание используется в процессах мерсеризации. Целлюлозные волокна имеют в щелочах различную растворимость, величина которой зависит от рода волокна и концентрации щелочи. По сравнению с природными волокна из регенерированной целлюлозы больше растворяются в щелочах. Растворимость волокон из регенерированной целлюлозы сильно повышается с понижением температуры. Максимальная растворимость регенерированных волокон наблюдается в 10%-ных растворах едкого натра.

Набухание в других реагентах. В аммиачном растворе окиси меди целлюлозные волокна набухают и растворяются. При этом не только регенерированная, но и природная целлюлоза полностью переходит в раствор. Медноаммиачные растворы целлюлозы используют для приготовления шелка, для аналитических целей (определения степени полимеризаций) и в качестве аппрета. Некоторые органические основания, как например, этилендиамин, вызывают набухание целлюлозы, другие же, такие, как соединения зтилендиамина с медью и различные четвертичные основания,растворяют ее.

Отношение к кислотам. Глюкозидная связь между глюкозвыми молекулами целлюлозы является ацетальной связью и, как таковая, относительно устойчива к щелочным обработкам, но легко расщепляется кислотами. Особенно при действии сильных кислот (минеральных) глюкозидные связи быстро разрушаются. Этому способствует повышение температуры, причем может произойти деструкция целлюлозной молекулы вплоть до глюкозы. С повышением степени деструкции гидролизованной целлюлозы повышается ее восстановительная способность, так как при присоединении воды и расщеплении глюкопиранозного кольца образуются альдегидные группы. Действие органических кислот значительно слабее.

Важнейшие природные целлюлозные волокна

Хлопок

Хлопковое волокно представляет собой одноклеточный волосок семени хлопчатника. Внутренний канал клетки при жизни волокна заполнен протоплазмой. При высыхании волокно образует спирально извитую ленточку с почкообразным поперечным сечением. Стенка хлопкового волокна защищена кутикулой, не содержащей целлюлозы. По Гессу, кутикула, вероятнее всего, состоит из липоидов. Поперечный срез хлопкового волокна указывает на его слоистое строение. Отдельные слои отличаются по строению и составу. Их элементы состоят из фибрилл, образовавшихся от соединения кристаллитов.

По химическому составу необработанное хлопковое волокно содержит более 83% целлюлозы, а также гемицеллюлозу, пектины, протеины, жиры и воска и минеральную часть (зола).

Лубяные волокна

В то время как хлопковое волокно, получаемое с растения, практически годно для прядения, лубяные волокна являются составными частями стеблей и листьев растений и должны быть выделены из них после химических и физических обработок.

К лубяным волокнам, получаемым из стеблей, относятся лен, пенька, джут и рами; к волокнам, получаемым из листьев, относятся манильская пенька, сизаль и юкка. Лубяные волокна значительно отличаются от хлопка. Они не являются одноклеточными, как хлопок, а состоят из многих клеток. При первичной обработке лубяных волокон необходимо, чтобы пектиновые прослойки, соединяющие между собой целлюлозные клетки, не были разрушены. Однако при процессах котонизации сознательно производят расщепление технического волокна на элементарные целлюлозные волокна. Первичная обработка перечисленных лубяных волокон осуществляется различными способами: воздействием воды, бактериями и химическими обработками (кислотами). За этими процессами следуют механические обработки, которыми отделяют пучки целлюлозных волокон от других частей стебля (мятье, трепание, чесание).

Лубяные волокна содержат больше или меньше целлюлозы, причем наивысшее содержание ее имеет место у волокон льна и рами. Эти волокна, кроме того, содержат пектины и лигнин (лигнина особенно много в джуте), белковые вещества, крахмалы и сахара. Процентное содержание нецеллюлозных примесей в лубяных волокнах тем меньше, чем лучше проведена первичная обработка.

Искусственные целлюлозные волокна

Для получения искусственных целлюлозных волокон применяют главным образом древесную целлюлозу и отходы хлопкоочистительных заводов (линтер). Это сырье после химической обработки и растворения в соответствующих растворителях или подвергают прядению через фильеры и коагулируют полученные нити в осадительных ваннах с обратным получением целлюлозы (регенерированные волокна: филаментарный вискозный и медно-аммиачный шелк); или этерификацией уксусной кислотой переводят в растворимый в органических растворителях ацетат целлюлозы, раствор которого продавливают через фильеры, а полученные нити коагулируют испарением растворителя (сухой способ прядения ацетатного шелка).

Вискозное филаментарное волокно и штапельное волокно

Для получения вискозного волокна, занимающего доминирующее положение среди искусственных целлюлозных волокон, целлюлозу обработкой едким натром переводят в алкалицеллюлозу. Затем при действии сероуглерода получают ксантоге-нат целлюлозы, который, растворяясь в едком натре, образует вискозу. После «созревания», сопровождаемого деструкцией молекулы целлюлозы, вискоза продавливается сквозь фильеры в кислую осадительную ванну. Осадительная ванна содержит в большинстве случаев бисульфат натрия и другие сульфаты, такие, как сернокислый цинк, сернокислый магний и сернокислый аммоний. Схема процесса образования вискозного волокна может быть выражена следующим образом:

Схема процесса образования вискозного волокна

Рис. 1. Схема процесса образования вискозного волокна

Фактически реакция протекает значительно сложнее. Технический ксантогенат представляет собой сложную смесь натриевой соли целлюлозного эфира ксантогеновой кислоты, непрореатировавшей целлюлозы, продуктов реакции сероуглерода с едким натром, продуктов омыления и гидролиза ксантогената; образующихся при созревании, и т. п.

Свежеосажденная нить в мокром состоянии может быть вытянута, причем достигается большая степень ориентации кристаллитов. После прядения волокно хорошо промывают и обрабатывают растворами сернистого или сернокислого натрия для удаления серы. Затем следует отделка филаментарного волокна маслами или жирами или их эмульсиями. Для получения штапельного волокна филаментарные волокна разрезают, после чего им придают извитость и препарируют.

Медно-аммиачный шёлк

Для получения филаментарного волокна и штапельного волокна из медно-аммиачного шелка линтер или наиболее очищенные сорта целлюлозы, не содержащие гемицеллюлоз и других примесей, растворяют в медно-аммиачном растворе окиси Меди. Полученный темно-синий очень вязкий раствор в настоящее время перерабатывают по способу прядения с вытягиванием. Для прядения применяют фильеры с относительно крупными отверстиями. Нить попадает прямо в воду, где медленно коагулирует и сильно вытягивается током воды осадительной ванны. Ещё мягкая нить, содержащая медь, поступает в ванну с. серной кислотой, в которой происходит удаление меди и заканчивается коагуляция. Медно-аммиачный шелк отличается от вискозного более высокой прочностью и эластичностью. Но производство его значительно дороже, и поэтому выпускаемое ко,-личество составляет примерно 10% от выпуска вискозного шелка.

Ацетатный шелк

Для производства ацетатного шелка применяют преимущественно хлопковый пух и наиболее часто целлюлозное сырье. При действии на него уксусного ангидрида в присутствии уксусной и концентрированной серной кислот образуется триацетат целлюлозы, содержащий 62,5% ацетильных групп. Однако триацетат не пригоден для получения волокна. Поэтому действием серной и уксусной кислот его частично омыляют в продукт, содержащий 53—55% ацетильных групп. Осаждение ацетата происходит при выливании полученного раствора в разбавленную уксусную кислоту. Для прядения ацетат целлюлозы растворяют в ацетоне, содержащем несколько процентов воды или спирта. После фильтрования раствора волокно получают по способу сухого прядения, который позволяет осуществить высокую скорость вытягивания, благодаря чему отпадают дальнейшие обработки. Испаряющийся ацетон улавливается при помощи соответствующих приспособлений. В противоположность волокнам из регенерированной целлюлозы ацетатное волокно плавится и растворяется или набухает в различных органических растворителях. Особенно высокой прочностью отличается волокно «фортизан», получаемое по способу мокрого прядения и частично омыляемое после прядения.

Ацетатные волокна воспринимают воду в зависимости от степени ацетилирования, но в меньшем количестве по сравнению с волокнами из регенерированной целлюлозы. Приготовленные из них ткани значительно меньше сминаются и очень хорошо драпируются, образуя мягкие складки.

Герберт Фротшер. Химия и физическая химия текстильных вспомогательных материалов.
Том I. Первод с немецкого Е. С. Шатровой

<< вернуться в раздел "Статьи"


 

Copyright © 2009-2011 Сова-Текстиль.
Все права защищены.

Контакты
Тел/факс: (495) 280-71-05, (495) 280-71-09
Тел: (926) 335-27-13, (903) 755-63-88

111024, г. Москва, 2-я ул. Энтузиастов, д. 5к2
E-mail: sova-textil@mail.ru

Схема проезда »




Связаться с вебмастером:
web@sova-textil.ru

Наверх!