Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Проникнення барвника всередину волокна;




2) протікання процесів сорбції барвника на поверхні волокна;

3) накопичення барвника в резервуарі, утвореному порами і пустотами.

З іншого боку повітря, яке знаходиться в системі пор, перешкоджає протіканню дифузійних процесів. Це викликає необхідність використання спеціальних методів активізації дифузії (методи інтенсифікації): 1) підвищення температури обробки; 2) використання поверхнево-активних речовин, інтенсифікаторів.

Целюлоза — досить реакційно здатна сполука. Це пов'язано з особливостями її хімічної будови:

1) наявність гідроксильних груп (первинних і вторинних) обумовлює можливість перетворень, характерних для багатоатомних спиртів. Як звичайні спирти целюлоза може утворювати алкоголяти.

Різноманітність хімічних перетворень целюлози пов'язана з фізичною неоднорідністю структури і різною доступністю її для дифузії низькомолекулярних реагентів;

2) наявність в основному ланцюгу макромолекули целюлози глюкозидних зв'язків між елементарними ланками і зв'язку С1-О-С5 всередині елементарної ланки обумовлює можливість перетворень, пов'язаних із скороченням ланцюга (деструкцією) макромолекули.

Відношення до води і органічних розчинників

Незважаючи на велику кількість гідроксильних груп, гідрофільних за своєю природою, целюлоза в воді не розчиняється в результаті наявності міцних водневих і ван-дер-ваальсових зв'язків у кристалічних ділянках; целюлоза активно взаємодіє з молекулами води, що супроводжується набряканням целюлозних волокон, при цьому бавовник і льон збільшують свої розміри, особливо поперечні — на 40 - 50 %, розривне подовження їх трохи збільшується, а міцність зростає на 10 - 20 %. Це обумовлено збільшенням гнучкості макромолекул, що сприяє вирівнюванню напруги і підвищенню орієнтації макромолекул при розтягуванні волокон.

Набрякання волокна також суттєво збільшує його пористість (внутрішню поверхню) і є дуже важливим фактором у процесі опорядження целюлозних волокнистих матеріалів.

У сухому стані бавовняне і льняне волокна недоступні для проникнення в них барвників. У водному середовищі відбувається набрякання волокон; при цьому діаметр пор сягає 3 - 7 нм. Збільшується також активна поверхня волокон бавовнику і льону. Все це сприяє дифузії барвників у волокна і взаємодії їх з целюлозою на активній внутрішній поверхні.

Целюлозні волокна мають високі гігроскопічні властивості (особливо льон), що надає хороших гігієнічних властивостей виробам із цих волокон. Гігроскопічність — здатність волокон поглинати вологу із навколишнього середовища і достатньо міцно її утримувати. Зазвичай у більшості випадків гігроскопічність волокна характеризується його вологістю за нормальних умов (температура 20°С і відносна вологість повітря — 65 %). Гігроскопічність целюлозовмісних волокон складає 8 - 12 %.

Целюлоза не розчиняється ні в одному з відомих органічних розчинників (спирти, ефіри, бензол, перхлоретилен), поглинання більшості із них волокном сприяє зниженню його міцності. Целюлоза розчинна лише у водних розчинах комплексних сполук гідроксидів деяких металів (Сu, Сd) з аміаком. Представником такої сполуки є мідноаміачний комплекс [Сu(NН3)4(ОН)2], який є характерним розчинником для целюлозних волокон.

Дія температури

Стійкість целюлози до дії підвищеної температури — термостійкість досить обмежена і залежить від часу дії і середовища. Так, при 100 °С целюлоза упродовж тривалого часу не змінює свої властивості і не руйнується. Целюлозні волокна практично не змінюють своїх властивостей при нагріванні до температури 150°С. При більш високих температурах (160 - 200°С) починається порівняно швидкий процес руйнування макромолекул, який супроводжується розкладом целюлози, (деполімеризацією), утворенням різноманітних продуктів розпаду, звугленням.

При температурі 400°С відбувається самозагорання целюлози. Разом з тим целюлоза витримує короткочасне нагрівання до температури 200°С. До низьких температур (до -80°С) целюлоза стійка.

Характерним є горіння целюлозних волокон. Вони горять яскраво-жовтим полум'ям, поширюючи запах горілого паперу і залишаючи після згорання сірий попіл. Якщо полум'я погасити — волокно тліє з виділенням диму.

Відношення до кислот

У процесах облагородження бавовняних матеріалів широко використовуються кислоти, особливо сірчана, і відношення до них целюлози необхідно обов'язково враховувати.

Глюкозидні зв'язки макромолекул целюлози нестійкі навіть до дії води, при високій температурі вони гідролізуються, тобто розриваються з приєднанням води — відбувається руйнування макромолекул.

Ця реакція йде повільно, але різко каталізується (прискорюється) в розчинах кислот (дія Н+ іонів).

Розчин кислоти на різних ділянках волокна діє з різною швидкістю, і тому на практиці гідроліз до кінця не проходить. У результаті утворюється суміш продуктів неповного розкладу різного ступеня полімеризації, яка називається гідроцелюлозою. Таким чином, гідроцелюлоза — це не індивідуальна хімічна сполука, а суміш проміжних продуктів гідролізу, склад якої залежить від умов гідролізу.

Гідроцелюлоза характеризується частковою розчинністю в розведених розчинах лугів і підвищеною відновлювальною здатністю. При перетворенні целюлози в гідроцелюлозу спостерігається падіння міцності волокна, воно стає крихким і може легко перетворитись у порошок.

Кінцевим продуктом гідролізу целюлози є α-глюкоза.

Схематично загальне рівняння гідролізу має вигляд:

6Н10О5)n + nН2O → nС6Н12О6

Гідролізуюча дія кислот (швидкість гідролізу) залежить від їх природи, концентрації і температури. Досить інтенсивно деструктують целюлозу азотна, соляна, сірчана кислоти, слабкіша дія фосфорної, мурашиної, оцтової, борної кислот.

Швидкість гідролізу зростає при підвищенні температури і концентрації кислоти. Збільшення тривалості дії кислоти на волокно підвищує ступінь його гідролізу. Для попередження деструкції целюлозних волокон при фарбуванні та інших технологічних операціях текстильних матеріалів концентрація сірчаної кислоти, яка частіше ніж інші використовується при проведенні цих процесів, не повинна перевищувати 3 -5 г/л. Обробку слід проводити при 40 - 50°С протягом 15 - 20 хв.

Однак навіть такими розведеними розчинами кислот необхідно користуватись обережно, так як при висиханні пряжі або тканини концентрація розчину зростає, а це призводить до пошкодження волокна.

 

Відношення до лугів

Луги — це реагенти, які досить широко використовуються на різних стадіях обробки целюлозних матеріалів в опоряджувальному виробництві. Практичну цінність складає значна стійкість глюкозидних зв'язків целюлози до дії лугів.

На відміну від кислот луги не викликають деструкцію целюлози. Але при цьому відбувається ряд хімічних і фізико-хімічних змін структури целюлози. Розведені розчини гідроксиду натрію (10 - 15 г/л) при звичайній температурі не діють на целюлозу. При дії на бавовняне волокно концентрованих розчинів лугу (вище 100 г/л) спостерігаються глибокі зміни целюлози і самого волокна: волокно набрякає, покращується здатність до фарбування.

Якщо обробку лугом провести під натягом, то текстильний матеріал набуває шовковистого блиску, підвищується міцність. Це явище вперше в 1844 році спостерігав англійський дослідник Мерсер, воно покладено в основу виробничого процесу, який отримав назву мерсеризація і ось вже більше 150-ти років широко використовується в опоряджувальному виробництві.

При дії концентрованих розчинів гідроксиду натрію відбуваються хімічні і фізико-хімічні процеси. Луг взаємодіє з целюлозою, утворюючи нову хімічну сполуку — лужну целюлозу.

Щодо будови лужної целюлози немає єдиної думки. Теоретично можливе протікання реакції за такими схемами:

- утворення алкоголяту

6Н7O2(ОН)3]n + nNаОН ↔ [С6Н7O2(ОН)2ONа]n + nН2O,

або утворення молекулярної сполуки:

6Н7O2(ОН)3]n + nNаОН ↔ [С6Н7O2(ОН)2ОН NаОН]n

Залишається не повністю вирішеним питання про кількісний склад лужної целюлози.

Лужна целюлоза утворюється при дії на целюлозу не тільки розчинів гідроксиду натрію, але й гідроксидів інших лужних металів (К, Rb, Сs, Li).

Лужна целюлоза — сполука нестійка, вона легко гідролізується з утворенням нової структурної модифікації целюлози, яка називається гідратцелюлоза. Остання більш активна, ніж целюлоза, має більшу адсорбційну здатність і кращу гігроскопічність, що, очевидно, пов'язано з тим, що в гідратцелюлозі кількість зв'язаних гідроксильних груп менша, ніж у природній целюлозі. Текстильні матеріали, оброблені лугами (мерсеризація), краще забарвлюються, при менших витратах барвників (на 15-20 %) на них утворюється яскраве і чисте забарвлення, однакове за інтенсивністю з забарвленням немерсеризованих матеріалів.

 

 

Відношення до відновників і окислювачів

В опоряджувальному виробництві при обробці целюлозних матеріалів використовують ряд відновників - бісульфіт натрію (NаНSО3), гідросульфіт натрію (Nа2S2O4) та окислювачів - солі хлорнуватистої кислоти (NаСlO), хлористої кислоти (NаСlO2), пероксид водню (Н2О2).

За встановлених технологічних умов вищенаведені відновники не викликають деструкцію целюлози, не змінюють її властивості.

Целюлоза досить чутлива до дії окислювачів, які викликають її деструкцію. Інтенсивність деструкції залежить від природи окислювача, умов проведення процесу (концентрація, температура, рН середовища), неоднорідності структури целюлози — наявності аморфних і кристалічних ділянок.

Під дією окислювачів на целюлозу утворюється суміш продуктів окислення, яка називається оксицелюлозою.

Таким чином, оксицелюлоза, подібно до гідроцелюлози, являє собою не індивідуальну сполуку, а складну суміш продуктів окислення і деструкції, при цьому склад суміші залежить від умов окислення.

Утворення оксицелюлози супроводжується погіршенням фізико-механічних показників волокна, міцності і подовження, появою крихкості. Хімізм процесу окислення визначається передусім наявністю спиртових гідроксильних груп, які здатні переходити в альдегідні і кетонні групи з подальшим окисленням їх до карбоксильних груп. Деякі окислювачі діють на целюлозу вибірково, окислюючи окремі функціональні групи макромолекули, які мають різну реакційну здатність. Цікавим є вибіркове окислення кінцевих альдегідних груп макромолекули целюлози до карбоксильних при дії хлоритів, при цьому гідроксильні групи залишаються без змін, не порушується цілісність ланцюгів. Діоксид азоту окислює переважно первинну спиртову групу, йодна кислота реагує з вторинними групами.

Окислення може супроводжуватись руйнуванням глюкозидних зв'язків, що в свою чергу, може призвести до зниження молекулярної маси целюлози і механічної міцності волокна. Ступінь окислювальної деструкції залежить від природи окислювача, його концентрації, температури, рН середовища. В промислових умовах ці параметри регулюють таким чином, щоб забезпечити максимальне збереження целюлози і досягнути при цьому достатнього очищення волокна від домішок, надати текстильним матеріалам необхідну ступінь білизни і підвищену здатність до забарвлення.

Під дією світла в присутності кисню повітря целюлоза окислюється — утворюється оксицелюлоза. Цей процес підсилюється з підвищенням температури і вологості навколишнього середовища, а також при підвищенні рН.

Дія мікроорганізмів

Целюлозні волокна руйнуються під дією пліснявих грибків і бактерій. Якщо вологість матеріалу досягає 10 %, то на ньому можуть розвиватись грибки, а при вологості не менше 20 % — бактерії. В результаті дії мікроорганізмів волокно втрачає міцність і розчиняється в розчинах лугів.

Під дією мікроорганізмів спочатку відбувається гідроліз целюлози з утворенням більш простих продуктів аж до глюкози, а далі — бродіння продуктів гідролізу. Аеробні мікроорганізми окислюють целюлозу до вуглекислоти і води.

Для визначення ступеня деструкції тканини мікроорганізмами використовується барвник прямий чисто-голубий. Процес руйнування характеризується більш інтенсивним забарвленням ділянки текстильного матеріалу.

Контрольні запитання:

1. Які волокна називаються бавовняними?

2. Яку форму має бавовняне волокно?

3. Які структурні елементи бавовняного волокна?

4. Що таке льон?

5. Що включає структура льняного волокна?

6. Достоїнства льняних тканин?

7. Що називається супутніми речовинами целюлози?

8. Що включають соскоподібні речовини?

9. Що таке пектинові речовини?

10. Що таке азотовмісні речовини?

11. Що таке пігменти?

12. Що таке мінеральні речовини?

13. Що таке целюлоза?

14. Які фактори обумовлюють поведінку целюлози при різних хімічних обробках?

15. Що обумовлює структурна особливість волокон целюлози?

16. Які особливості хімічної будови целюлози?

17. Відношення целюлози до води і органічних розчинників.

18. Дія температури на целюлозу.

19. Відношення целюлози до кислот.

20. Відношення целюлози до лугів.

21. Відношення целюлози до відновників і окислювачів.

22. Дія мікроорганізмів на целюлозу.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2020 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных