- •О.А. Носкова, м.С. Федосеев
- •Оглавление
- •Введение
- •Химия целлюлозы
- •1.1. Химическое строение целлюлозы
- •Химические реакции целлюлозы
- •Действие растворов щелочей на целлюлозу
- •1.3.1. Щелочная целлюлоза
- •1.3.2. Набухание и растворимость технической целлюлозы в растворах щелочей
- •Окисление целлюлозы
- •1.4.1. Общие сведения об окислении целлюлозы. Оксицеллюлоза
- •1.4.2. Основные направления окислительных реакций
- •1.4.3. Свойства оксицеллюлозы
- •1.5. Сложные эфиры целлюлозы
- •1.5.1. Общие сведения о получении сложных эфиров целлюлозы
- •1.5.2. Нитраты целлюлозы
- •1.5.3. Ксантогенаты целлюлозы
- •1.5.4. Ацетаты целлюлозы
- •1.6. Простые эфиры целлюлозы
- •2. Химия гемицеллюлоз
- •2.1. Общие понятия о гемицеллюлозах и их свойствах
- •2.2. Пентозаны
- •2.3. Гексозаны
- •2.4. Уроновые кислоты
- •2.5. Пектиновые вещества
- •2.6. Гидролиз полисахаридов
- •2.6.1. Общие понятия о гидролизе полисахаридов
- •2.6.2. Гидролиз полисахаридов древесины разбавленными минеральными кислотами
- •2.6.3. Гидролиз полисахаридов древесины концентрированными минеральными кислотами
- •3. Химия Лигнина
- •3.1. Структурные единицы лигнина
- •3.2. Методы выделения лигнина
- •3.3. Химическое строение лигнина
- •3.3.1. Функциональные группы лигнина
- •3.3.2. Основные типы связей между структурными единицами лигнина
- •3.4. Химические связи лигнина с полисахаридами
- •3.5. Химические реакции лигнина
- •3.5.1. Общая характеристика химических реакций лигнина
- •3.5.2. Реакции элементарных звеньев
- •3.5.3. Макромолекулярные реакции
- •4. Экстрактивные вещества
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Классификация экстрактивных веществ
- •4.3. Гидрофобные экстрактивные вещества
- •4.4. Гидрофильные экстрактивные вещества
- •5. Общие понятия о варочных процессах
- •Библиографический список
- •Часть 2
Действие растворов щелочей на целлюлозу
1.3.1. Щелочная целлюлоза
Обработка целлюлозных волокон концентрированными растворами щелочей – один из старейших промышленных процессов. В настоящее время обработка водными растворами гидроксида натрия применяется в текстильной промышленности, при облагораживании целлюлозы для химической переработки в целлюлозном производстве, а также как промежуточная стадия активации целлюлозы в производстве вискозных волокон и пленок и при получении простых эфиров целлюлозы.
Впервые обработку целлюлозы 16–18%-ми растворамиNаОН изучал Мерсер в 1844 г. Волокна хлопковой целлюлозы при такой обработке при комнатной температуре укорачиваются на 15–25% и сильно набухают в поперечном направлении. Диаметр волокна увеличивается на 60–70%. После обработки при растяжении, отмывки щелочи, сушки в растянутом состоянии хлопчатобумажная ткань приобретает лучший блеск, повышенную прочность на разрыв и способность лучше окрашиваться красителями. В честь Мерсера процесс обработки хлопчатобумажных тканей и других целлюлозных материалов концентрированными растворами щелочей (12–18%-ми растворамиNаОН) стали называтьмерсеризацией. Целлюлозу, обработанную щелочью, называютщелочной целлюлозой(алкалицеллюлозой). Целлюлоза после отмывки щелочи водой называетсямерсеризованной целлюлозой.
Исследования показали, что при действии концентрированных растворов щелочи на целлюлозу с ней происходит ряд изменений, которые можно разделить на три типа:
структурные;
физико-химические;
химические.
Структурные измененияприводят к изменению кристаллической решетки целлюлозы. После отмывки щелочи водой наблюдается образование кристаллической решетки гидратцеллюлозы (целлюлоза с кристаллическойрешеткой Iпереходит в целлюлозу с кристаллическойрешеткой II). Кроме того, изменяется степень кристалличности целлюлозы, а также возможны конформационные превращения глюкопиранозных звеньев.
Физико-химические процессыприводят к интенсивному набуханию волокна с частичным разрушением межмолекулярных водородных связей, а также частичному растворению низкомолекулярных фракций целлюлозы и примесей гемицеллюлоз.
Химические реакцииприводят к образованию нового химического соединения – щелочной целлюлозы. Частично происходит деструкция целлюлозы, которой способствует окисление за счет кислорода воздуха, т.е. происходит окислительно-гидролитическая деструкция целлюлозы.
Щелочной целлюлозойназывают продукт взаимодействия целлюлозы с растворами щелочей, в котором произошло изменение кристаллической структуры целлюлозы.
Теоретически взаимодействие щелочи с целлюлозой может протекать по двум схемам:
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH → [C6H7O2(OH)2ONa]n + nH2O, (1)
щелочная целлюлоза
[C6H7O2(OH)3]n + nNaOH → [C6H7O2(OH)2OH NaOH]n , (2)
щелочная целлюлоза
т.е. целлюлоза может образовывать соединение типа алкоголята (целлюлозата) (1) или соединение молекулярного типа (2).