10. Полиморфизм целлюлозы. Гидратцеллюлоза: строение, свойства, получение

Целлюлозе свойствен полиморфизм – различия в кристаллической структуре, строении элементарной ячейки (форма и параметры), то есть кристаллические модификации.

несколько полиморфных модификаций целлюлозы – I–IV.

Природная целлюлоза из любого растительного источника имеет одинаковую кристаллическую структуру, модификацию природной целлюлозы называют целлюлозой I.

Целлюлоза II, содержащаяся в гидратцеллюлозе. Гидратцеллюлозу называют также регенерированной целлюлозой. Целлюлоза II образуется из целлюлозы I в следующих способах:

– обработка целлюлозы I щелочью (мерсеризации) с последующей отмывкой щелочи;

– растворение природной целлюлозы с последующим высаживанием из раствора;

– восстановление из производных (например, омыление эфиров целлюлозы);

– длительный размолом.

Регенерированная целлюлоза имеет очень важное практическое значение в связи с производством искусственных гидратцеллюлозных волокон (вискозных и медно-аммиачных). Параметры элементарной ячейки целлюлоза II (гидратцеллюлозы): а = 0,81 нм; в = 0,91 нм; с = 1,03 нм; α = 117°

При получении гидратцеллюлозы, наряду с изменением кристаллической решетки, увеличивается доля некристаллической части, возрастает объем межкристаллитных пространств и внутренняя поверхность целлюлозного волокна.

Целлюлозу III получают обработкой целлюлозы I или П жидким аммиаком.

Целлюлоза IV образуется из целлюлоз I, II и Ш при высокой температуре (около 270°С) в глицерине. Она имеет ромбическую ячейку.

Целлюлоза «Х» – неустойчивая модификация, она быстро переходит в целлюлозу II.

11. Общие сведения о получении целлюлозы. Волокнистые полуфабрикаты.

Технической целлюлозой называют целлюлозу, выделенную из природного растительного сырья (древесного и недревесного) путем удаления нецеллюлозных компонентов (лигнина, гемицеллюлоз, экстрактивных веществ). Техническая целлюлоза имеет степень полимеризации в среднем 1 000–2 000.

Техническую древесную целлюлозу получают двумя методами:

1) кислотный – обработка древесной щепы сернистой кислотой и ее солями, получают сульфитную целлюлозу. Например, традиционная кислая варка протекает при температуре 130– 140°С;

2) щелочной – обработка варочным раствором, содержащим только гидроксид натрия или гидроксид натрия и сульфид натрия. Процесс протекает при температуре около 180ºС, получают натронную или сульфатную целлюлозу.

Из древесины получают различные волокнистые полуфабрикаты (ВПФ), которые отличаются выходом, чистотой и степенью деструкции

Анализ полуволокнистых полуфабрикатов:

– определение степени чистоты (нецеллюлозные примеси, зольность целлюлозы);

– определение степени деструкции (СП целлюлозы, редуцирующая способность);

– определение характеристик надмолекулярной структуры (степень кристалличности, размеров кристаллитов, водородные связи и др.);

– определение оптических свойств (белизна, яркость);

– определение механических свойств (прочность на разрыв, сопротивление продавливаю, раздиранию, излому и др.).