ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сущность процесса мерсеризации из "Основы химии и технологии химических волокон Том 1 (копия)" Подробные данные о химических процессах, протекающих при действии концентрированных растворов NaOH на целлюлозу, излагаются в курсе химии целлюлозы и в специальных монографиях. Поэтому ниже приводятся только краткие сведения о составе и свойствах получаемой щелочной целлюлозы. [c.244] В результате действия концентрированных растворов NaOH происходит разрыв большего или меньшего числа водородных связей между макромолекулами целлюлозы, что является одним из основных факторов, обусловливающих получение растворимого ксантогената целлюлозы. [c.244] Количество гидроксильных групп, реагирующих со щелочью при образовании щелочной целлюлозы, изменяется в зависимости от условий проведения процесса (концентрация NaOH. температура, характер среды). У щелочной целлюлозы, полученной при обычных условиях, значения у составляют 100—150. [c.245] При действии концентрированных растворов едкого натра на целлюлозу может образоваться как алкоголят, так и молекулярное соединение целлюлозы и щелочи. Образование алкоголята целлюлозы происходит, по-видимо.му, при взаимодействии щелочи с вторичной ОН-группой, находящейся в элементарном звене в положении 2. Эта группа, которая находится Б а-положении к глюкозидной связи, обладает более кислыми свойствами, чем ОН-группы простых спиртов. [c.245] Минимальная концентрация шелочи, при которой образуется щелочная целлюлоза, характеризующаяся новой рентгенограммой, зависит от температуры, качества исходной целлюлозы и природы применяемой щелочи. Чем ниже температура, тем меньше концентрация щелочи, при которой образуется щелочная целлюлоза, обладающая характерной рент-геногра.м.мой. Так. например, при 20 С щелочная целлюлоза с 100, имеющая рентгенограмму, отличающуюся от рентгенограммы исходной целлюлозы, образуется при действии на целлюлозу 16—18%-ных растворов NaOH, а при —5°С концентрация N aOH в растворе, необходимая для образования щелочной целлюлозы с такой же величиной у, может быть понижена до 10—12%. [c.245] Щелочная целлюлоза образуется и при действии на цел-лозу эквимолярных растворов гидроокисей не только натрия, но и других щелочных металлов. [c.245] ВИЮ раствора КОН или LiOH, то ксантогенат целлюлозы той же степени этерификации в разбавленном растворе щелочи полностью не растворяется . Причина этого явления пока не выяснена. [c.246] При действии на целлюлозу растворов щелочи происходит сильное набухание, обусловливаемое сольватацией гидроксильных групп. Набухание необходимо как для вымывания из целлюлозного материала низкомолекулярных фракций полисахаридов, так и для равномерной диффузии сероуглерода внутрь целлюлозного волокна при последующем ксантогенировании. [c.246] При характеристике степени набухания целлюлозы необходимо различать степень набухания целлюлозного волокна и степень набухания листов целлюлозы. В ряде случаев эти показатели не совпадают. Степень набухания листового материала зависит не только от сольватации гидроксильных групп макромолекул целлюлозы, но и от капиллярной конденсации воды в целлюлозном листе. Изменяя плотность листа, можно изменять его набухание при одной и той же степени набухания волокна. [c.246] Набухание целлюлозного волокна в щелочи зависит от степени гидратации ионов щелочного металла, гидроокись которого взаимодействует с ОН-группами макромолекул целлюлозы. Чем больше гидратация этих ионов, т. е. чем больше количество молекул воды, связанных ионами щелочного металла, тем больше величина сольватного (гидратного) слоя и выше степень набухания целлюлозы. [c.246] Гидратация ионов щелочных металлов и, следовательно, степень набухания волокна зависят от температуры, концентрации щелочи и наличия примесей и солей в растворе. [c.246] При повышении температуры гидратация ионов понижается в результате увеличения интенсивности теплового движения молекул воды, связанных в гидратном слое. Соответственно уменьшается величина гидратного слоя. Поэтому при повышении температуры степень набухания целлюлозы в растворе щелочи уменьшается. [c.246] Следовательно, при повышении концентрации щелочи в растворе выше известного предела, когда вся вода связана в гидратных слоях ионов, соответственно уменьшается набухание целлюлозы. Максимальное набухание целлюлозы происходит при такой концентрации щелочи в растворе, при которой гидратная оболочка ионов имеет наибольшую величину. При 20 С сульфитная целлюлоза наиболее сильно набухает в 10— 2%-ном растворе 1 аОН. [c.247] Аналогичное влияние на набухание целлюлозы оказывают соли, содержащиеся в растворе. При повышении концентрации солей гидратация ионов щелочного металла понижается и соответственно уменьшается степень набухания целлюлозы. [c.247] Существенное влияние на набухание целлюлозы в растворах щелочи оказывает природа применяемой целлюлозы и условия ее выделения из древесины. До настоящего времени нет достаточной ясности в вопросе о влиянии условий варки, отбелки и облагоралсивания древесной целлюлозы на ее набухание в щелочи, несмотря на большое практическое значение этого вопроса. Известно, что при одних и тех же показателях, характеризующих состав и физико-химические свойства целлюлозы, степень набухания, ее в щелочи может различаться в 1,5—2 раза. Набухание целлюлозы в щелочи, по-видимому, тем больше, чем полнее произошло в процессе выделения и подготовки целлюлозы разрушение морфологической структуры волокна и разрыв связей между макромолекулами или их агрегатами. [c.247] Высокая степень набухания (больше, чем шестикратное весовое) нежелательна, так как это вызывает значительное снижение прочности листов целлюлозы при мерсеризации иногда происходит даже разрушение листов, вследствие чега затрудняется отжим щелочной целлюлозы после мерсеризации. Еще большие затруднения возникают при применении целлюлозы высокой степени набухания для получения вискозы в одном аппарате или при непрерывном процессе мерсеризации и отжима. [c.247] Применение мало реакционноспособной и незначительно набухающей в щелочи (весовое набухание ниже 3) целлюлозы также нежелательно, так как при этом затрудняются равномерная пропитка целлюлозы раствором щелочи и вымывание низкомолекулярных полиоз из волокна. [c.247] При обработке целлюлозы концентрированным раствором едкого натра, как уже отмечалось, происходит вымывание низкомолекулярных полисахаридов. Диффузия гемицеллюлоз в раствор щелочи происходит медленно. Чем меньше их содержится в целлюлозном материале, тем быстрее происходит вымывание и тем меньше время, требующееся для мерсеризации. Поэтому при применении хлопковой или облагороженной древесной целлюлозы процесс мерсеризации заканчивается быстрее, чем при применении древесной необлагороженной (содержащей 89—90% а-целлюлозы). [c.248] При установлении параметров процесса мерсеризации необходимо учитывать, что при действии щелочи на целлюлозу в присутствии воздуха всегда происходит уменьшение молекулярного веса целлюлозы. Этот процесс протекает тем интенсивнее, чем больше время и выше температура мерсеризации. При обычных условиях проведения процесса мерсеризации степень полимеризации целлюлозы понижается на 15—20%. [c.248] Вернуться к основной статье