Целлюлоза микрофибриллы волокна

Помимо чисто научного интереса, который естественно вызывает структура такого уникального образования, как стенка растительной клетки, вопрос этот имеет крупное практическое значение. Знание тонкой структуры и подробностей формирования микрофибрилл и клеточной стенки в целом составляет солидную часть научного фундамента целлюлозной промышленности и производства натурального и искусственного волокна на основе целлюлозы. Характерным примером может служить непосредственная связь гелеобразующих свойств таких синтетических производных целлюлозы, как карбоксиметил-целлюлозы и частично метилированные целлюлозы, с распределением аморфных и кристаллических участков в исходном целлюлозном материале. [c.155]

Первый наружный слой вторичной стенки 81 откладывается непосредственно на первичную стенку. Он иногда называется переходным, так как его структура является промежуточной между структурами первичной и вторичной стенки. Микрофибриллы целлюлозы в этом слое лежат параллельно друг другу под углом около 50° к оси волокна. Электронномикроскопические исследования показали, что слой 81 состоит из двух или более слоев с перекрестной фибриллярной структурой. [c.319]

Следующий за ним слой 82 образован параллельно расположенными микрофибриллами целлюлозы, идущими почти параллельно оси волокна в виде крупной спирали, имеющей угол наклона к оси волокна от 10 до 20 . Между слоями 81 и 82 имеется резко выраженный переход. В этом месте целлюлозная матрица имеет рыхлое строение и при поперечных срезах тупым ножом часто [c.319]

В бумажном производстве для обеспечения образования большого числа межволоконных связей широко применяется жирный помол массы, в основе которого лежит фибрилляция и набухание поверхностных слоев волокон. Этот процесс протекает наиболее быстро, если между микрофибриллами и отдельными пучками макромолекул целлюлозы располагаются гемицеллюлозы. Они, по-видимому, способствуют более быстрому отрыванию части микрофибрилл целлюлозы от поверхности целлюлозных волокон и вызывают их быструю гидратацию. В результате этого поверхность волокон покрывается слизью, способствующей склеиванию отдельных волокон и образованию тяжей между волокнами после их высыхания. [c.388]

У целлюлозы в твердом состоянии возникают регулярная система Н-связей и вследствие этого кристаллическая решетка, образуются микрофибриллы, фибриллы, ламеллы и клеточная стенка в целом. Из-за высокой энергии когезии, обусловленной Н-связями и превышающей прочность ковалентных связей в макромолекулах, у целлюлозы невозможно плавление и при нагревании происходит деструкция. Высокая энергия когезии затрудняет подбор растворителей. Выделенную из древесины целлюлозу растворяют лишь немногие растворители, которые способны преодолевать энергию ее межмолекулярного взаимодействия. Образование Н-связей между цепями целлюлозы и молекулами воды имеет важное значение при поглощении целлюлозой и древесиной гигроскопической влаги (см. 10.2). Высокая энергия Н-связей, особенно в кристаллических участках, понижает химическую реакционную способность целлюлозы, оказывая решающее влияние на скорость диффузии реагентов в целлюлозное волокно. Механические свойства технической целлюлозы и бумажного листа определяются межволоконными связями, возникающими в частности в результате образования Н-связей между макромолекулами целлюлозы на поверхностях фибрилл и волокон. [c.235]

Целлюлоза относится к ориентированным полимерам, так как ее кристаллиты, а следовательно и макромолекулы, ориентированы в одном направлении, совпадающем с направлением микрофибрилл. Онн, в свою очередь, в слоях клеточной стенки имеют спиральную ориентацию под определенным углом к оси волокна. [c.238]

Степень ориентации целлюлозы, т.е. степень ориентации кристаллитов, оценивают по углам направления микрофибрилл к оси волокна (см. 8.6.2). Два показателя вместе - степень кристалличности и степень ориентации - определяют плотность упаковки целлюлозы. Плотность упаковки оказывает влияние на механические свойства, физикохимические свойства (способность к набуханию и растворению), химическую реакционную способность. У хлопковой целлюлозы плотность упаковки выще, чем у древесной. [c.244]

ЛОЗЫ, и связь между волокнами становится прочнее. В этих процессах участвуют и микрофибриллы целлюлозы [315]. [c.398]

В процессе превращения в вискозное волокно природная целлюлоза многократно подвергается воздействию концентрированных растворов различных реагентов. В результате этого происходит разрыв части глюкозидных связей и снижение молекулярной массы целлюлозы. Средняя степень полимеризации целлюлозы в вискозных волокнах составляет 300—800. Как и в природных целлюлозных волокнах макромолекулы целлюлозы в вискозном волокне образуют надмолекулярные комплексы, состоящие из микрофибрилл и фибрилл. Вдоль лент микрофибрилл чередуются участки с различной кристалличностью и плотностью упаковки макромолекул. Степень кристалличности обычных текстильных вискозных волокон составляет по рентгеноскопическим данным 40—50%. [c.22]

Принято считать, что несколько кристаллитов (называемых также микрофибриллами, или мицеллами) образуют фибриллу последняя является составной частью волокна, видимой в микроскоп. На рис. 16 приведена фотография фибриллы целлюлозы, полученная при помощи электронного микроскопа (увеличение в 23 500 раз). [c.292]

Общая схема структуры целлюлозы в настоящее время представляется следующей. Пучки цепных макромолекул соединяются, образуя микрофибриллы, которые, в свою очередь, соединяются в фибриллы. Последние расположены под углом друг к другу или в виде спиралей определенного строения, образуя слои в клеточной стенке древесины или в целлюлозных волокнах хлопка. Эти слои могут перемежаться со слоями нецеллюлозного вещества, такого как лигнин и пектин. [c.260]

На фит. 41 представлены различные типы ориентации микрофибрилл в клеточных оболочках растений. Для этих оболочек было показано наличие двух характерных показателей преломления. Максимальный из них, как было найдено методом дифракции рентгеновских лучей, соответствует плоскости стенки, параллельной главной оси волокна, т. е. связан с нанравлением, параллельным длинной оси цепи молекулы целлюлозы. Минимальный показатель преломления связан с направлением, перпендикулярным оси волокна, но тоже в плоскости стенки. Двойное лучепреломление пропорционально разности между этими двумя основными показателями преломления. Таким образом, степень двойного лучепреломления [c.89]

Свойства целлюлозы определяются не только строением ее отдельных цепных молекул, но и взаимным их расположением, т. е. надмолекулярной и морфологической структурой волокна. Изучение строения целлюлозного волокна в основном при помощи физических методов исследования (метода двойного лучепреломления, микроскопии и электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, рентгенографии и электронографии) привело к созданию теории ориентированного (аморфно-кри-сталлического) строения целлюлозы. В клеточных стенках древесины целлюлоза находится в виде тончайших волоконцев — целлюлозных микрофибрилл. Длинные цепные молекулы целлюлозы проходят вдоль микрофибрилл на ряде участков ориентированно (т. е. параллельно друг другу и на близких расстояниях), а на ряде других участков их ориентация менее совершенна. Участки целлюлозы, в которых существует совершенный порядок в трех пространственных направлениях (т. е. совершенная ориентация), называют ориентированными участками, кристаллитами, или мицеллами (в современном понимании). Длина этих участков около 500—600 А, ширина 50— 100 А. Участки, в которых совершенный порядок отсутствует и сохраняется лишь общая продольная направленность цепей, называются неориентированными, или аморфными (рис. 35). Ориентация цепей в кристаллитах поддерживается за счет сил межмолекулярного взаимодействия — сил Ван-дер-Ваальса и, [c.67]

Некоторые из этих свойств необходимо кратко рассмотреть. Прочность на разрыв при растяжении. Разрыв волокна из произ-водного целлюлозы при растяжении может вызываться или разрывом основных элементов, т. е. молекулярных цепей, кристаллитных пучков, микрофибрилл, фибрилл, или скольжением тех же элементов или вторичных фибрилл друг относительно друга. [c.312]

Рис. 3.14. Структура целлюлозы. А. Образование целлюлозы из р-глюкозы. Обратите внимание, что каждый следующий остаток глюкозы должен быть повернут относительно предыдущего на 180°, для того чтобы при реакции конденсации и образовании гликозидной связи —ОН-группы при 1-м и 4-м углеродных атомах могли прийти в контакт. Б. Объединение молекул целлюлозы в микрофибриллы, а микрофибрилл — в макрофибриллы (волокна).

Для ускорения этой реакции в аппрет вводят катализаторы в виде МН4СН8, Mg l2, МН4С1 и др. Одновременно с образованием смолы предконденсат (карбамол ЦЭМ) может вступать в реакцию с целлюлозой, образуя поперечные связи между структурными элементами в микрофибриллах волокна. [c.246]

В последнем слое вторичной стенки 83 микрофибриллы целлюлозы обычно расположены в виде плоской спирали, как в слое 8]. Эта стенка называется иногда третичной, она имеет небольшую толщину и ее внутренняя поверхность, направленная в сторону клеточной полости, иногда покрыта наплывами. Микрофйбриллы в этом слое расположены параллельно и не так плотно, как в слое 82, и угол, который они образуют с осью волокна, изменяется в широких пределах 40].----------------------------------------- [c.319]

Толстая стенка растительной клетки (рис. 1-3) устроена необычайно сложно [ИЗ—116]. Благодаря ее сложному строению растения обладают прочностью и жесткостью, а их клетки способны к быстрому удлинению в период роста. Норткот [ИЗ] сравнил строение стенки растений с фибраглассом — пластиком, армированным стекловолокном. Так, в стенке клетки находятся микрофибриллы, состоящие из целлюлозы и других полисахаридов, которые погружены в матрикс, также состоящий в основном из полисахаридов. На ранних стадиях роста зеленых растений закладывается первичная клеточная стенка, содержащая свободно переплетенные целлюлозные волокна диаметром приблизительно 10 нм, центральная часть которых (- 4 нм) имеет кристаллическую структуру. Такие целлюлозные волокна содержат 8000—12 000 остатков глюкозы. [c.395]

Электронная микроскопия позволила выявить, что основным элементом надмолекулярной структуры целлюлозы (см. 9.4.2) является микрофибрилла. Микрофибриллы могут собираться в более крупные афе-гаты - фибриллы (макрофибриллы) и распадаться на более тонкие продольные элементы - элементарные фибриллы (протофибриллы, нанофибриллы). Фибриллы, ориентированные в клеточной стенке в одном направлении, образуют тонкие слои - ламеллы. Фибриллы и ламеллы можно обнаружить после механического воздействия на древесные волокна (раздавливания, растирания, размола) - механического фибриллирования, а микрофибриллы - после химического фибриллирования (механической обработки после делигнификации с помощью химического воздействия). После дополнительной обработки ультразвуком удается обнаружить распад микрофибрилл на элементарные фибриллы (работы Фрей-Висслинга). [c.219]

В слое 1 наблюдается спиральная ориентация микрофибрилл, которые образуют две и более (до 4...6) ламелл с противоположным направлением пологих спиралей. Угол их наклона к оси волокна составляет от 10° для трахеид до 50° для клеток либриформа. Переход между слоями 81 и 8 более резкий (через переходную ламеллу 812 с пологой ориентацией правонаправленных спиралей , и соединены эти слои непрочно. Целлюлоза в слое 81 имеет большую степень кристалличности, чем в слое 82. [c.221]

Стенкн сосудов и паренхимных клеток по ориентации микрофибрилл несколько отличаются от стенок волокон. Определенные особенности в ориентации целлюлозных микрофибрилл характерны для клеточных стенок реактивной древесины. В стенках трахеид сжатой древесины в слое 82 угол ориентации близок к 45°, т.е. намного больше, чем у нормальной древесины. В стенках волокон тяговой древесины в О-слое микрофибриллы ориентированы почти параллельно оси волокна. Изучение окаймленных пор показало, что в торусах мембран наблюдается кольцевая ориентация микрофибрилл целлюлозы, а в окружающей торус маргинальной (краевой) зоне мембраны тяжи микрофибрилл ориентированы радиально и удерживают торус. В заболонной древесине торусы не лигнифицнрованы отложение в них лигнина происходит при образовании ядровой или спелой древесины. [c.222]

Реакционная способность целлюлозы зависит от доступности функциональных групп или гликозидных связей для химического реагента. В зависимости от различий в доступности в целлюлозе можно условно выделить легкореагирующую, труднореагирующую и нереагирующую части. Различают три вида доступности целлюлозы доступность поверхности волокна доступность поверхности микрофибрилл доступность макромолекул (их функциональных групп). При этом доступность каждого вида различна в аморфных и кристаллических частях. Необходимо подчеркнуть, что степень кристалличности не всегда находится в прямой связи с доступностью. [c.550]

Характерные свойства целлюлозы обусловлены тенденцией ее индивидуальных цепей образовывать микрофибриллы за счет меж-и внутримолекулярных водородных связей, что приводит к высоко-Упорядоченной структуре. Аналогичным образом микрофибриллы образуют волокно ось волокна расположена под углом к осям Микрофибрилл, а индивидуальные молекулы лежат параллельно си микрофибриллы. Такое регулярное расположение молекул достаточно для получения рентгенограмм, из которых видно, что структуры целлюлозы нз любого природного источника в основном налогичны [95], однако отличаются от структуры целлюлозы, ре-"1 Рированной из ее производных или выделенной из раствора, п кристаллической структуры, характерной для природной цел- [c.239]

Молекулярная масса целлюлозы составляет 50 00 тыс., что соответствует 300-2500 остаткам глюкозы на одну молекулу. Определение длины молекулы целлюлозы физическими методами даёт величину 10000 остатков. Нити целлюлозы образуют микрофибриллы благодаря внутри- и межмолекулярным водо-родньш связям микрофибриллы собраны в волокна, ось каждого из которых расположена под углом к осям микрофибрилл, а каждая молекула лежит вдоль оси микрофибриллы. Такая высокоупорядоченная структура, подтверждённая данными рентгеноструктурного анализа, и обусловливает необычайную прочность и упругость целлюлозы, равно как и отсутствие растворимости в бшьшинстве применяемых растворителей. Любопытно, что целлюлоза растворяется в реактиве, приготовленном смешением Си(ОН)2 с концентрированным водным раствором аммиака (реактиве Швейцера), а также в [c.102]

Снижение среднего размера пор после ФГ целлюлозы осины до потери массы 0,6%, но мнению авторов [60], вызвано образованием микротрещин, которые открывают поры в клеточной оболочке, возникшие при химической обработке. Под сканирующим микроскопом наблюдается фибрилляция волокон, вызванная ФГ, Предполагается, что ксилан, покрывающий микрофибриллы целлюлозы, гидролизуется в большей степени, чем это можно обнаружить по количеству растворившихся при ФГ ксилозы и олигосахаридов кснланового ряда. Возможно, что ксилан гидролизуется частично и притом остается в клеточной стенке волокна. Так как ксилан, окружающий микрофибриллы целлюлозы, определяет силы когезии между волокнами, то частичный гидролиз его влияет на бумагообразующие свойства целлюлозной массы. [c.235]

Дополнительными доказательствами в пользу модели Гесса — Херла могут служить волокна из целлюлозы. Для них большинство исследователей всегда принимало очень большое число проходных молекул, хотя многие физические свойства этих волокон близки к свойствам высокоориентированных гибкоцепных полимеров. Выше мы отмечали такие факты, как увеличение продольных размеров кристаллитов при ориентационной вытяжке и упругом растяжении гибкоцепных полимеров (при неизменном поперечном размере микрофибриллы). Кроме того, хорошо известна способность таких полимеров как каучук, гуттаперча и ПЭТФ кристаллизоваться при растяжении из аморфного состояния после достижения зна.чительных степеней вытяжки. Так как для подрастания или возникновения кристаллита определенного поперечного размера необходимо не произвольное число макромолекул, а строго определенное (которое можно найти с учетом параметров элементарных ячеек), нам представляется, что эти факты являются серьезным доводом Б пользу модели Гесса — Херла. [c.151]

Макромолекулы целлюлозы образуют микрофибриллы — тончайшие волокна, в которых они связаны силами межмолекуляр-ного взаимодействия (силами ван дер Ваальса) и водородными связями. На некоторых участках микрофибрилл макромолекулы находятся в строгом порядке, образуя кристаллиты, но в большей части фибрилл макромолекулы расположены беспорядочно, переплетаясь между собой и с макромолекулами других полисахаридов и лигнина. Самая чистая целлюлоза, выделенная из )астительной ткани, содержит до 10% ксилана и маннана. Деллюлоза — трудногидролизуемый полисахарид. [c.17]

Микрофибриллы природной целлюлозы, по данным Мэнли, имеют не вытянутую форму, а форму спирали (см. рис. 4). Такую же форму имеют и микрофибриллы регенерированной целлюлозы— целлюлозы, регенерированной из раствора в кадоксене, изотропной гидратцеллюлозной пленки, полученной омылением триацетатной пленки, волокна фортизан (рис. 15). Это означает, что тонкая субмикроскопическая структура природной и регенерированной целлюлозы идентична. Образующиеся в процессе биохимического синтеза целлюлозы элементарные спиралевидные микрофибриллы, являющиеся стабильным элементом структуры, в вытянутом волокне ориентированы вдоль оси волокна в изотропном волокне они расположены беспорядочно. Размеры этих фибрилл указывают на складчатую структуру макромолекул в целлюлозном волокне. [c.63]

Некоторые исследователи предлагают более детальную дифференциацию тонкой структуры препаратов целлюлозы. Так, например, Бартунек предлагает различать следующие пять структурных элементов целлюлозного волокна, причем принятая им терминология отличается от применяемой другими исследователями макромолекула (ширина 4—8А), кристаллит (ширина 70А), основная фибрилла (ширина 250А), микрофибрилла (ширина 1000 А) и фибрилла (ширина 3000 А). [c.66]

Долметч предположил, что молекулы целлюлозы в микрофибриллах, составляющих целлюлозное волокно (см. рис. 2, в статье Механические свойства волокон , Д. Херл), сложены в складки. Поверхность складок перпендикулярна оси волокна, а ось молекулярных сегментов между двумя складками парал лельна оси волокна. Рост ламелярных монокристаллов в эфирах целлюлозы показывает, что складки стерически возможны. [c.35]

Рис. 20-49. Микротрубочки и целлюлозные микрофибриллы в развивающихся волокнах хлопка. Микротрубочки (А) окрашены флуоресцирующими антителами и располагаются по спирали. Клетка расплющена , благодаря чему видны части спирали как на передней, так и на задней стенке. Вновь отложенные целлюлозные микрофибриллы в такой же клетке (Б) окрашены красителем калькофлюором белым, который при связывании с растущими молекулами целлюлозы лает свечение. Микро фибриллы, подобно укрепляющему корду садового шланга, лелают стенки хлопкового

Целлюлозные волокна образуют каркас как первичной, так и вторичной клеточной стенки. Целлюлоза — это гигантский полимер, состоящий из собранных в пучки цепей глюкана, каждая из которых в свою очередь представляет собой полимер шестиуглеродного сахара глюкозы (см. рис. 5.3). В первичной клеточной стенке диаметр микрофибрилл целлюлозы равен приблизительно 4 нм, во вторичной же эти микрофибриллы почти в 6 раз толще. Вещества, окружающие целлюлозные фибриллы, скрепляют их друг с другом (рис. 2.31). Таким цементирующим материалом служат гемицеллюлозы, гликопротеиды и пектиновые вещества. Гемицеллюлозы — это длинные цепи, построенные из остатков двух пентоз, ксилозы и арабинозы, к которым присоединены боковые цепи, представленные другими моносахаридами, Пектиновые вещества (полимеры, построенные из сахароподобных единиц) образуют с водой либо гели, либо вязкие растворы. Поскольку подобные переходы обратимы и связаны с изменениями температуры и некоторых других условий, они могут оказывать существенное влияние на текстуру клеточной стенки. Главный компонент жесткой клеточной стенки — лигнин. присутствие которого характерно для древесины. Лигнин образуется в результате окислительной конденсации типичных ароматических спиртов растительного происхождения (конифе-рилового, синапового, кумарового). Он устойчив к различным химическим воздействиям и в значительной степени увеличивает жесткость и прочность клеточных стенок. В тех клетках, [c.69]

Вторичная клеточная стенка хлопкового и древесного волокна, основным компонентом которой является целлюлоза, состоит из множества концентрических слоев, которые в результате определенных химических н физических воздействий распадаются на микрофибриллы. Вторичный слой определяет форму клетки, механические свойства ткани, и микрофггбриллы в нем расположены параллельно. [c.8]

Целлюлоза полиморфна и благодаря водородным связям образует кристаллические структуры, по крайней мере четырех типов (Bla kwell, 1982). Существуют различные мнения относительно числа целлюлозных молекул в кристаллических участках и способа их организации. Целлюлозные молекулы образуют элементарные фибриллы посредством водородных связей. Эти фибриллы в свою очередь образуют микрофибриллы и затем волокна. Волокнистую структуру целлюлозы можно наблюдать в микроскоп. Целлюлозная молекула благодаря своей длине может проходить и через аморфные и через кристаллические участки. Целлюлозные волокна легко поглощают влагу и набухают, но набухание ограничено аморфной частью волокна. [c.11]

Целлюлозные микрофибриллы образуются на наружной поверхности плазмалеммы. Электронно-микроскопические исследования плазмалеммы растительных клеток показали, что ее наружная поверхность покрыта частично погруженными, упакованными в квадраты сферическими гранулами (рис. 2.3). От некоторых из них отходят волокна, размеры которых характерны для микрофибрилл. У высших растений диаметр гранул составляет 15 нм, диаметр микрофибрилл-8,5 нм, у зеленых водорослей 30 и 18,5 нм соответственно. Полагают, что эти гранулы представляют собой агрегаты фермента целлюлозо-синтазы. Гранулы с ферментами, по-видимому, играют двойную роль катализируют удлинение целлюлозных микрофибрилл и придают им [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология