- •5. Состав, строение и свойства целлюлозы. Доказательства строения целлюлозы.
- •6. Форма и конформационные превращения целлюлозы. Межмолекулярные взаимодействия в целлюлозе.
- •7. Теории надмолекулярного строения целлюлозы.
- •8. Модели микрофибрилл целлюлозы.
- •9. Модель элементарной кристаллической ячейки целлюлозы.
- •10. Полиморфизм целлюлозы. Гидратцеллюлоза: строение, свойства, получение
- •11. Общие сведения о получении целлюлозы. Волокнистые полуфабрикаты.
- •12. Реакционная способность целлюлозы. Особенности химических реакций.
- •13. Общие сведения о растворах целлюлозы.
- •14. Растворение целлюлозы в кислотных растворителях.
- •15. Растворение целлюлозы в щелочных растворах комплексов поливалентных металлов
- •16. Действие растворов щелочей на целлюлозу
- •17. Механизм кислотного гидролиза
- •18. Особенности гидролиза целлюлозы концентрированными и разбавленными кислотами.
- •19. Щелочная деструкция целлюлозы
- •20. Избирательное окисление функциональных групп целлюлозы.
- •21. Сырье для получения вискозного волокна. Подготовка целлюлозы к ксантогенированию.
- •22. Ксантогенирование целлюлозы. Получение вискозы, подготовка вискозы к формованию, формование волокна.
- •23. Нитраты целлюлозы: получение, свойства, применение.
- •24. Ацетаты целлюлозы: получение, свойства, применение.
- •25. Алкилцеллюлозы: получение, свойства, применение.
- •26. Кмц и гидроксиалкилцеллюлозы: получение, свойства, применение.
- •27. Основные понятия, классификация, номенклатура и содержание гемицеллюлоз. Холлоцеллюлоза и методы ее выделения.
- •28. Гексозаны: понятия, представители, химическое строение, способы определения, содержание, свойства.
- •30. Пектиновые вещества: содержание, химическое строение, свойства, методы выделения. Уроновые кислоты: представители, методы определения, содержание
- •31. Получение и применение фурфурола и его производных.
- •32. Общие понятия о лигнине. Особенности строения лигнина лиственных и хвойных пород
- •36. Метоксильные и гидроксильные группы лигнина: виды, содержание и способы определения.
- •37. Карбонильные и карбоксильные группы лигнина, этиленовые двойные связи в лигнине: содержание и способы определения.
- •38. Основные типы связей в лигнине. Основные димерные структурные единицы лигнина. Основные типы связей лигнина с углеводами.
- •41. Окисление и гидрогенолиз лигнина
- •42. Взаимодействие лигнина с нуклеофильными реагентами в кислой среде.
- •43. Взаимодействие лигнина с нуклеофильными реагентами в щелочной среде
- •44. Реакции элиминирования и конденсации лигнина.
- •45. Общие сведения об экстрактивных веществах и их классификация. Роль экстрактивных веществ в жизни дерева и их значение при переработке древесины.
- •46. Алифатические монотерпены и монотерпеноиды
- •48. Бициклические терпены и терпеноиды: классификация, строение, свойства, применение
- •49. Получение синтетической камфары и ее применение
- •50. Смоляные кислоты: классификация, строение, свойства, получение.
- •51. Получение гидрированной, диспропорционированной и полимеризованной канифоли
- •52. Получение резинатов и эфиров канифоли. Получение канифольных клеев для проклейки бумаги и картона.
- •53. Фенольные экстрактивные вещества: простые фенолы, лигнаны, стильбены. Флавоноиды и конденсированные таннины.
- •54. Гидролизуемые таннины: классификация, строение, свойства, получение.
- •55. Жирные кислоты, жиры, воски и минеральные вещества.
- •57. Делигнификация древесины в кислой среде. Теоретические основы процесса. Виды варок. Реакции лигнина при сульфитной варке.
- •58. Превращения полисахаридов при сульфитной варке. Переработка сульфитного щелока и использование лигносульфонатов.
- •59. Теоретические основы и способы щелочной делигнификации. Преимущества щелочных процессов перед кислотными. Реакции лигнина
- •60. Состав черного щелока, вторичные продукты сульфатцеллюлозного производства
- •61. Общие сведения о гидролитической переработке древесины. Процессы, протекающие при гидролизе древесины.
- •62. Теоретические основы пиролитической переработки древесины. Факторы процесса. Превращение основных компонентов древесины при ее пиролитической переработке
21. Сырье для получения вискозного волокна. Подготовка целлюлозы к ксантогенированию.
Требования к исходному сырью:
Техническая хлопковая или вискозная целлюлоза
Массовая доля альфа-целлюлозы не менее 89%, для кордного волокна 90-95%
Низкая зольность
СП 800-1000
Однородность по молекулярной массе
Технологический процесс производства вискозного волокна:
1) подготовку исходной целлюлозы к мерсеризации, заключающуюся в кондиционировании по влажности, чтобы обеспечить необходимую концентрацию щелочи при мерсеризации;
2) мерсеризацию с получением щелочной целлюлозы;
3) отжим избыточного раствора гидроксида натрия;
4) измельчение щелочной целлюлозы;
5) предсозревание щелочной целлюлозы;
6) ксантогенирование щелочной целлюлозы;
7) растворение ксантогената целлюлозы с получением вискозы;
8) созревание вискозы;
9) фильтрование вискозы и удаление из нее воздуха;
10) формование волокна;
11) промывка, отделка волокна и другие операции текстильного производства.
Мерсеризация - обработка 18-20%м раствором гидроксида натрия
Цель – активация целлюлозы за счет разрушения межмолекулярных связей для получения растворимого ксантогената и хорошо фильтрующейся вискозы.
Растворяются гемицеллюлозы и целлюлоза с низкой СП.
Доступ воздуха, поэтому СП снижается от 800-1000 до 750-900.
Отжим щелочной целлюлозы для удаления избытка щелочи
Измельчение щелочной целлюлозы:
- снижение СП до 700; - разрыхление структуры для лучшего доступа реагентов; - окслительная деструкция.
Предсозревание – выдерживание в контакте с воздухом для снижения СП до 450-500 и увеличения однородности.
22. Ксантогенирование целлюлозы. Получение вискозы, подготовка вискозы к формованию, формование волокна.
Технологический процесс производства вискозного волокна включает следующие основные операции: 1) подготовку исходной целлюлозы к мерсеризации, заключающуюся в кондиционировании по влажности, чтобы обеспечить необходимую концентрацию щелочи при мерсеризации; 2) мерсеризацию с получением щелочной целлюлозы; 3) отжим избыточного раствора гидроксида натрия; 4) измельчение щелочной целлюлозы; 5) предсозревание щелочной целлюлозы; 6) ксантогенирование щелочной целлюлозы; 7) растворение ксантогената целлюлозы с получением вискозы; 8) созревание вискозы; 9) фильтрование вискозы и удаление из нее воздуха; 10) формование волокна; 11) промывка, отделка волокна и другие операции текстильного производства.
Ксантогенирование – образование ксантогената целлюлозы при взаимодействии щелочной целлюлозы с сероуглеродом. Схема:
– с учетом теории образования алкоголятов при взаимодействии целлюлозы со щелочью):
– с учетом теории образования аддитивных соединений при взаимодействии целлюлозы со щелочью:
где х – степень замещения (СЗ), составляющая в производственных условиях в среднем 0,45–0,65 (γ = 45–75).
Получение вискозы: ксантогенат целлюлозы растворяют в 4-6%м растворе гидроксида натрия с получением вискозы.
Растворимость ксантогената зависит от СЗ, СП, однородности ксантогената по хим составу, температуры, концентрации гидроксида в растворе.
Созревание вискозы. Основной химический процесс – частичный гидролиз сложноэфирных связей в ксантогенате целлюлозы, приводящий к понижению СЗ.
Реакция гидролиза ксантогената обратима.
Формование вискозного волокна называют прядением. Формование осуществляют мокрым способом - прядильный раствор продавливают через фильеры (нитеобразователи) с отверстиями диаметром 0,04–0,10 мм в осадительную ванну. Используется одно- или двухванновый способ прядения. Осадительная ванна содержит два основных компонента: серную кислоту для разложения ксантогената и соль серной кислоты для регулирования процесса коагуляции.
При формовании происходят следующие процессы:
– нейтрализация содержащегося в вискозе гидроксида натрия, что приводит к высаживанию (коагуляции) ксантогената целлюлозы из раствора в виде нитей;
– образование нерастворимых целлюлозоксантогенатов цинка:
2RCell–O–CSSNa + ZnSO4 → RCell–O–CSS–Zn–SSC–O–RCell + Na2SO4;
– частичное дегидратирование (обезвоживание) нитей ксантогената, приводящее к снижению их степени набухания; особенное дегидратирующее действие на свежесформованные нити оказывает H2SO4; – разложение кислотой ксантогената целлюлозы и полный гидролиз сложноэфирных групп с образованием гидратцеллюлозы.
Считают, что этот процесс идет в две стадии:
1-я – практически мгновенная реакция образования свободной целлюлозоксантогеновой кислоты:
RCell–O–CSS–Na+ + Н + → 2RCell–O–CSS–Н + + Na+ ;
2-я, более медленная, – реакция расщепления сложноэфирной связи ксантогеновой кислоты:
RCell–O–CSS–Н → RCell–OН + CSS.
На формование волокна кроме состава осадительной ванны влияют: – температура процесса (обычно 40–50оС); – длина пути нити в ванне;
– скорость процесса;
– наличие или отсутствие вытягивания нитей в ванне.
Вытягивание позволяет упорядочить структуру волокна и повысить его прочность. После получения вискозные волокна промывают (удаляют оставшиеся реагенты), отбеливают (ксантогенат имел оранжевый цвет), подвергают отделке (обработка поверхности, кручение) и т.д.