Склад волокон рослинного походження

Мета: вивчити склад волокон рослинного походження, основні терміни.

План:

1.Склад волокон рослинного походження.

Дозріле, абсолютно сухе бавовняне волокно містить 94 - 96 % целюлози, а льняне — 75 - 78 %. Крім того, до складу целюлозовмісних волокон входять натуральні (природні) домішки, які називаються супутніми речовинами целюлози.

Супутники целюлози - це досить складні сполуки. Присутність їх у волокні перешкоджає швидкому змочуванню і набряканню волокна, обумовлює низьку капілярність, гігроскопічність і ступінь білизни.

Воскоподібні речовини включають: високомолекулярні одноатомні спирти жирного ряду, які не розчиняються у воді, лугах, кислотах; жирні кислоти у вигляді натрієвих солей; складні ефіри, тверді вуглеводні.

Пектинові речовини, як і воскоподібні, знаходяться в основному в первинній (зовнішній) стінці волокна. Вони являють собою своєрідну групу вуглеводів, які легко гідролізуються, особливо в лужних розчинах. Продукти гідролізу добре розчиняються у воді, тому видалення цих речовин здійснюється досить легко.

Азотовмісні речовини — це білкові речовини, а також солі азотної і азотистої кислот. Значна частина білкових речовин видаляється при обробці волокна розчином гіпохлориту натрію.

Природні барвники (пігменти) надають волокнам жовто-коричневого, жовто-бурого забарвлення. Вони не змінюються під дією розчинів лугів, але руйнуються при дії окислювачів, що відбувається в процесі вибілювання матеріалів.

До складу льняних волокон входить лігнін. Хімічний склад його не встановлений, але відомо, що належить він до ароматичних високомолекулярних речовин.

До складу всіх рослинних волокон входять мінеральні речовини (зола). У волокні вони знаходяться у вигляді різних солей: вуглекислих, сірчанокислих, фосфорнокислих, солей органічних кислот, оксидів.

Ці домішки більшою або меншою мірою повинні бути видалені із волокна для того, щоб забезпечити змочуваність і гігроскопічність матеріалу, високу капілярність і адсорбційну здатність, високу стійкість білизни, взаємодію барвників та інших препаратів з целюлозою.

У технічному льняному волокні домішок значно більше, ніж у бавовняному. Але для їх видалення не рекомендується використовувати жорсткі умови, так як при цьому руйнуються серединні пластинки, і технічне волокно розпадається на елементарні бавовно подібні волоконця.

Целюлоза, її будова і властивості

Мета: вивчити целюлозу, її будову і властивості; відношення до води і органічних розчинників; відношення до кислот; відношення до лугів; відношення до відновників і окислювачів; основні терміни.

План:

1. Целюлоза, її будову і властивості.

2. Відношення до води і органічних розчинників.

3. Дія температури.

4. Відношення до кислот.

5. Відношення до лугів.

6. Відношення до відновників і окислювачів.

7. Дія мікроорганізмів.

Основним полімером, з якого складаються природні волокна рослинного походження (бавовна, льон), є целюлоза.

Целюлоза відноситься до класу вуглеводів і складається з вуглецю (44,4 %), водню (6,2 %) і кисню (49,4 %). Це один із найпоширеніших природних полімерів.

Найбільшу кількість целюлози містять волокна бавовнику (94 - 96 %), луб'яні волокна (льон, джут, рамі — до 60 - 85 %), деревина різних порід дерев у середньому складається на 40 - 55 % з целюлози. '

Поведінка целюлози при різних хімічних обробках обумовлюється рядом факторів, які пов'язані з її молекулярною і надмолекулярною будовою.

1) Ланцюги макромолекул целюлози мають лінійну нерозгалужену структуру і побудовані з великої кількості залишків d-глюкопіранози — С₆Н₁₀O₅ (ангідроглюкозних ланок), сполучених між собою 1,4 β-глюкозидними ацетальними зв'язками через кисневий місток:

2) Маючи однаковий хімічний склад, елементарні ланки ланцюга відрізняються за своїм розташуванням у просторі: вони повернуті відносно одна одної на 180°.

Тому структурною одиницею макромолекули целюлози слід вважати дві елементарні ланки:

Кожна елементарна ланка целюлози (С₆Н₁₀О₅) містить три гідроксильних групи: одну первинну (біля шостого вуглецевого атома) і дві вторинні (біля другого і третього атома вуглецю). Елементарна ланка целюлози може бути представлена таким чином:

Хімічні властивості целюлози передусім обумовлені наявністю гідроксильних груп. Реакційна здатність гідроксильних груп неоднакова. В реакціях взаємодії з барвниками найбільш активні первинні гідроксильні групи.

Кінцеві ланки ланцюга макромолекули целюлози трохи відрізняються за будовою від її внутрішніх ланок: одна з них має альдегідну групу, друга містить чотири гідроксильних групи, а не три, як всі внутрішні ланки. Емпіричну формулу целюлози можна показати таким чином:

C₆H₁₁O₆ – (C₆H₁₀O₅)_n - C₆H₁₀O₅

Але частіше користуються формулою (С₆Н₁₀О₅)_n; так як макромолекула целюлози має велику довжину і утримує 30000 - 45000 функціональних груп, то наявність двох нових груп суттєво не впливає на властивості целюлози, які в основному визначаються функціональними гідроксильними групами середньої частини макромолекули.

Макромолекули целюлози зв'язані між собою різними видами зв'язків: водневими, силами Ван-дер-Ваальса. Тому целюлоза має високо орієнтовану структуру. Згідно з даними рентгеноструктурного аналізу, ступінь кристалічності целюлози бавовнику — 70 %. В елементарних волокнах льону кристалічність целюлози ще вища і складає 80 - 85 %.

У поняття "кристалічний" або "аморфний" вкладається кількісна перевага кристалічних або аморфних ділянок.

Для целюлози, як і для інших полімерів, характерний взаємозв'язок аморфних і кристалічних ділянок, обумовлений належністю однієї і тієї самої макромолекули (мікро фібрили) одночасно до обох мікро ділянок структури.

Надмолекулярні елементи не утворюють у волокні щільні утворення, не заповнюють весь об'єм полімеру. Волокна мають велику кількість пустот, пор, тріщин. Загальний об'єм пустот у сухому волокні складає 31 - 41 %. Діаметр пор у сухому бавовняному волокні -0,25-0,5нм, при набряканні він збільшується до 2 - 4 нм, зустрічаються пустоти 10 нм і більше.

Структурна особливість волокон — наявність пор, пустот є досить цікавою з точки зору процесів опорядження текстильних матеріалів (фарбування, друкування), що обумовлює:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: