ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структурные характеристики из "Хлопкоподобные вискозные волокна" Структурные особенности вискозных волокон во многом определяют их эксплуатационные свойства. При одинаковом химическом составе прочность волокна, остаточная прочность при воздействии водных сред, устойчивость к знакопеременным нагрузкам могут отличаться в несколько раз. Несмотря на то, что состав хлопка и вискозных волокон практически одинаков (основным компонентом является целлюлоза) в мокром состоянии вискозные волокна теряют прочность на 30—50 %, тогда как у хлопка прочность возрастает на 5-10%. [c.97] Существующие методы в большинстве своем позволяют лишь косвенно характеризовать перечисленные параметры. [c.98] Сорбция паров воды характеризует степень кри-сталличности [33, с. 36] и размеры кристаллических участков в целлюлозе [34]. [c.98] Молекулы воды связаны водородными связями с первичными, а при высокой упругости паров - также с вторичными гидроксильными группами, причем взаимодействие протекает в аморфных областях и на поверхности кристаллических участков. Для него характе 1но явление гистерезиса, проявляющегося в том, что количество связанной воды больше в том случае, если к равновесному состоянию при ходят путем десорбции, а не сорбции. Например, при высушивании образца высокомодульного волокна в кондиционных условиях до равновесного состояния его влажность составляет 14,7 %. Если затем образец высушить в сушильном шкафу до влажности 2-8 % и выдержать в кондиционных условиях, то равновесная влажность будет равна 13,5 %, т. е. практически не будет отличаться от первоначальной. Поэтому перед определением сорбции паров воды образец всегда подсушивают до влажности несколько более низкой (6-8 %), чем равновесная, т. е. за равновесную сорбцию паров воды принимают значение, полученное в процессе сорбции, а не десорбции. [c.98] Для определения сорбции паров воды наибольшее распространение получил эксикаторный метод как наиболее простой и доступный метод. Кондиционные условия в эксикаторе создают внесением в него раствора вещества, упругость паров которого при 20 ° С соответствует относительной влажности 65 2 %. В лабораторной практике наиболее часто применяют насыщенный раствор нитрита натрия или 35 %-ный раствор серной кислоты, которым заполняют примерно 30 % объема эксикатора. [c.98] Образец волокна подвешивается на пружш1е в герметичном стеклянном сосуде. Величину сорбции паров фиксируют катетометром по деформации предварительно тарированной пружины. [c.99] Где а - постоянная фотометра, соответствующая отклонению стрелки Ри Полной непроницаемости, мм Ь - ширина пика интенсивности ЗДившихся рефлексов /4, рад Н - высота пика, мм. [c.99] На рис. 2.17. представлены дифрактограммы обычного вискозного, вы высокомодульного и по линозного волокон. Ин деке кристалличности, рас считанный по приведен ной выше формуле для этих волокон составляет соответственно 0,32 0,60 и 0,69. [c.100] Набухание волокна в воде является комплексным показателем структуры, характеризующим с одной стороны степень кристалличности и размеры кристаллических и аморфных участков, т. е. число гидроксильных групп, достушых для взаимодействия с водой, а с другой стороны -морфологическую структуру волокна, определяемую взаимным расположением фибрилл. На этот показатель большое влияние оказывает также число проходных цепей. Для определения набухания волокна в воде получили применение два метода — микроскопический и центрифугальный. [c.100] Микроскопический метод заключается в определении поперечного и продольного размеров волокон при помсици микроскопа с применением окулярмикрометра [18, с. 3] Предварительно волокно нарезают на отрезки длиной около 1 мм и накрывают их покровным стеклом. Поперечный размер замеряют при увеличении 400 X, продольный - 80 X Размеры замеряют вначале в исходном состоянии, затем волокно смачивают дистиллированной водой, выдерживают 15 мин, и производят замеры набухшего волокна. Для получения точных результатов производят 20-30 замеров. [c.100] Центрифугальный метод [36] определения набухания более точный и надежный. [c.101] Сущность метода заключается в удалении механически захваченной влаги путем центрифугирования набухшего волокна. Образец волокна массой 2-3 г погружают в колбу, содержащую 100 мл дистиллированной воды и выдерживают в течение 30 мин при 20 0,5 °С. Затем из образца отбирают три пробы массой 0,15 г и помещают их в сосудики для центрифугирования. Сосудик (рис. 2.18) представляет собой небольшую пробирку 2, один конец которой закрывается притертой пробкой 1, а второй сужается в виде капилляра 5 и перекрывается стеклянным шариком 4. Сосудики укладывают в пластмассовые патроны и помещают в ячейки ротора центрифуги. Отжим производится при частоте вращения 7000 об/мин в течение 5 мин. Расстояние от оси до центра сосудика составляет 7 см. После отжима сосудики вместе с волокном взвешивают на аналитических весах. Затем сосудики помещают в сушильный шкаф, где волокно высушивают до постоянной массы при 107 2 С в течение 1,5-2,0 ч и после охлаждения в эксикаторе повторно взвешиваются. [c.101] Н= (т -т) 100/т, где т и т - масса соответственно набухшего и сухого волокна, г. [c.101] Размеры кристаллических участков в фибриллах характеризуют электронноскопически оттенением чередующихся аморфных и кристаллических областей иодом, рентгенографически при малых углах рассеяния [26, с. 119-139] и по степени полимеризации остатков после гидролиза [37, с. 217]. Электронно-микроскопический метод с предварительной обработкой иодом и рентгеноскопия при малых Углах рассеяния требуют исключительно высокого уровня Техники и используются при фундаментальных исследованиях. [c.101] В прикладных работах вполне удовлетворись- J тельные результаты дает метод определения степени полимеризации остатков после гидролиза, основанный на том, что гидролиз протекает практически только в аморфных областях. При завершении гидролиза образуется кристаллический порошок, степень полимеризации которого соответствует длине кристаллических участков. Эту величину обычно называют предельной степенью полимеризации, так как именно к этому пределу стремится кривая, выражающая зависимость степени полимеризации от продолжительности гидролиза. Величина предельной степени полимеризации фактически несколько больше длины кристаллических участков вследствие протекания процесса дополнительной кристаллизации (рекристаллизации) во время гидролиза, однако это наблюдается при гидролизе волокон всех видов, что сказывается на абсолютных значениях, но позволяет сравнивать размеры кристаллических областей различных волокон.. [c.102] Образец волокна массой 3—2 г переносят в колбу с притертой пробкой, заливают 100 мл 2,5 н. раствора НС1 и гидролизуют в течение 60 мин при кипении в колбе с обратным холодильником. Образующийся кристаллический целлюлозный порошок отфильтровьшают, промывают и высушивают. [c.102] Определение степени полимеризации проводят по методике, описанной вьнне, с той лишь разницей, что для повышения точности измерения при низких значениях степени полимеризации концентрацию раствора повышают до 0,25-0,50 г/дл. [c.102] Плотность волокна является одним из прямых физических методов, характеризующих его структуру. По расчетам, выполненным на основании кристаллографических данных полностью кристаллическая целлюлоза должна иметь плотность 1,600-1,630 г/см для аморфной целлюлозы плотность принимается равной 1,471 г/см . Для большинства вискозных волокон в зависимости от содержания кристаллической и аморфной фазы она колеблется в пределах 1,490-1,525 [38, с. 68]. [c.102] Определение плотности производят пикнометрическим или флотационным методом, однако благодаря простоте и высокой точности наибольшее распространение получил флотационный способ [39]. [c.103] Сущность флотационного способа заключается в подборе смеси жидкостей, обладающей такой плотностью, при которой волокно флотируется, т. е. находится во взвешенном состоянии. Если в волокне нет пузырьков воздуха или других инородных включений, и жидкости, входящие в смесь, не взаимодействуют с волокном с образованием сольватов, плотность смеси, в которой наблюдается флотационный эффект, равна плотности волокна. [c.103] Вернуться к основной статье