Низкомолекулярная фракция - целлюлоза
Cтраница 3
Исходя из необходимости максимального использования компонентов растительной ткани и расходуемых химикатов, советскими исследователями предложено использовать для нейтрализации сульфитных щелоков растворы, образующиеся при специальной обработке целлюлозы. Так, на сульфитцеллюлоз-ных предприятиях, выпускающих целлюлозу для химической переработки, проводится операция ее облагораживания, целью которой является удаление из волокнистой массы нецеллюлозных углеводных компонентов и низкомолекулярных фракций целлюлозы. [31]
Название процесса - мерсеризация - привнесено из текстильной промышленности, где процесс обработки щелочью применяется для облагораживания хлопчатобумажных тканей, и связано с Именем изобретателя процесса - Мерсером. При обработке целлюлозы растворами NaOH происходит ее набухание, сопровождающееся увеличением толщины волокон и сокращением их в длине, выделяется тепло, изменяется надмолекулярная и морфологическая структура, растворяются и удаляются из волокна низкомолекулярные фракции целлюлозы. В основе всего этого комплекса явлений лежит химическое взаимодействие целлюлозы с едким натром. [32]
Растворимость в щелочах древесной целлюлозы значительно выше, чем хлопковой. Максимальная растворимость древесной целлюлозы наблюдается при 10 - 12 % - ной концентрации NaOH. В растворах щелочи растворяются низкомолекулярные фракции целлюлозы и примесь гемицеллюлоз. [33]
Основной особенностью процесса является осуществление всех операций - мерсеризации, деструкции, ксантогенирования и начальной стадии растворения - в одном аппарате. Аппарат представляет собой горизонтальный смеситель периодического действия с двумя z - образными валами. Следовательно, здесь не предусмотрена возможность удаления низкомолекулярных фракций целлюлозы с отжимной щелочью. [35]
Для повышения содержания а-целлюлозы более 96 % используется холодное облагораживание. При холодном облагораживании происходят наиболее глубокие физико-механические изменения целлюлозы. Оно сопровождается глубоким внутримицеллярным набуханием целлюлозы, что способствует интенсивному удалению гемицеллюлоз и низкомолекулярных фракций целлюлозы. Используя способ холодного облагораживания, можно практически полностью освободить сульфитную целлюлозу от пентозанов. Сульфатную целлюлозу, даже при использовании для облагораживания щелочи концентрацией 17 5 %, не удается полностью освободить от пентозанов. [36]
Обработка целлюлозы растворами щелочей применяется в производстве вискозных волокон и пленок, поэтому на практике часто определяют растворимость целлюлозы или устойчивость целлюлозы к растворяющему действию раствора NaOH соответствующей концентрации. Обычно такой характеристикой является определение содержания альфа-целлюлозы, т.е. целлюлозы, не растворяющейся в 17 5 % - м растворе NaOH при 20 С с последующей промывкой. Фракцию, переходящую в щелочной раствор, но высаживаемую при подкислении уксусной кислотой, называют бета-целлюлозой, а фракцию, остающуюся в растворе-гамма-целлюлозой. Бета-целлюлоза рассматривается как смесь низкомолекулярной фракции целлюлозы, образовавшейся в результате ее деструкции при варке и отбелке, и высокомолекулярной фракции примеси гемицеллюлоз. [37]
Скорость и равномерность протекания процесса обработки целлюлозы щелочным раствором в определенной степени зависят от предшествующего режима сушки целлюлозной папки на целлюлозно-бумажных комбинатах, где ее получают. Если бумажная масса вообще не подвергалась высушиванию, то ее реакционная способность оказывается значительно более высокой, чем у целлюлозы, прошедшей сушку. Это в существенной степени связано с соотношением двух процессов - капиллярного проникновения и молекулярной диффузии. В свою очередь, процессы молекулярной диффузии начинают играть значительную роль в тех случаях, когда из-за сушки при повышенных температурах растворимые низкомолекулярные фракции целлюлозы образуют тонкие пленки, перекрывающие поры и таким образом препятствующие капиллярному проникновению жидкости во внутренние области целлюлозных волокон. [38]
Но, как видно из предыдущего изложения, контактные связи возникают за счет монолитизации продуктов деструкции целлюлозы на поверхности волокна в результате перехода в пластическое состояние и частичного растворения низкомолекулярных фракций при повышенных температурах. При повторном набухании целлюлозы в области этих контактных связей вновь восстанавливается пластичность ( способность течь при невысоких нагрузках), и может сохраниться лишь незначительная доля прочности, обусловленная в определенной степени взаимным механическим зацеплением волокон и. Действительно, прочность замоченных в воде бумаг составляет не выше 10 % от исходной прочности в сухом состоянии. Кроме того, происходит полное растворение низкомолекулярных фракций целлюлозы, участвовавших в образовании монолитных контактов. При кипячении бумаги распад на отдельные волокна происходит даже при незначительных механических воздействиях. Введение проклейки лишь Замедляет скорость проникновения воды в бумагу, но не сказывается существенным образом на прочностных свойствах последней. [39]
Несмотря на это, термин гемицеллюлозы не только не утратил своего значения, но находит все более широкое распространение применительно к полисахаридам различного происхождения, обладающим самыми различными свойствами и составом. Так, например, в гидролизной промышленности к гемицел-люлозам относят легко гидролизуемые полисахариды, содержащиеся в различных растительных материалах; следовательно, в этом случае название гемицеллюлозы включает легко гидролизуемые ксилан и маннан, арабан и галактан, входящие в состав углеводного комплекса древесины. В отраслях промышленности, связанных с химической переработкой целлюлозы, гемицеллюло-зами называют полисахариды, растворимые в 18 % - ном растворе едкого натра. Эти полисахариды состоят в основном из ксилана, маннана и низкомолекулярных фракций целлюлозы. При изучении химического состава древесины в понятие гемицеллюлозы включают все полисахариды древесины, за исключением целлюлозы. Некоторые исследователи применяют термин гемицеллюлозы к полисахаридам, содержащимся в мхах и лишайниках, а также к полисахаридам, сопутствующим белкам. Эта группа полисахаридов обладает рядом специфических свойств. [40]
Страницы: 1 2 3