Морфологическая структура целлюлозы

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]

Среди растительных волокон наибольшее значение имеют хлопок и лен. Несмотря на различия в морфологической структуре общим для этих волокон является то, что основным веществом, входящим в их состав, является целлюлоза. Содержание целлюлозы в зрелом абсолютно сухом хлопковом волокне составляет примерно 95%, а в льняном 75—78%. Основными примесями являются воскообразные вещества, азотсодержащие (белковые) вещества, пектиновые вещества, лигнин, минеральные соли и естественные красители, придающие волокнам в некоторых случаях нежелательный оттенок. Эти примеси в большей или меньшей степени должны быть удалены из волокна, чтобы обеспечить взаимодействие красителей и других препаратов с целлюлозой. [c.10]

Морфологическая структура целлюлозы [c.23]

В отличие от структурных превращений, характеризуемых изменением рентгенограммы, изменения в морфологической структуре целлюлозы, в физико-химических и химических свойствах, происходящие при образовании гидратцеллюлозы, не являются обратимыми. [c.74]

Основной недостаток фосфорнокислого фракционирования, присущий всем без исключения методам ступенчатого растворения,— определенное влияние надмолекулярной и морфологической структуры целлюлозы на ее растворимость. Это, естественно, снижает точность определения и, в частности, затрудняет сравнение между собой данных о молекулярном составе различных целлюлоз (например, сульфитной и сульфатной). Однако этот метод может с успехом применяться для сравнения молекулярного состава различных образцов одного вида целлюлозы. [c.308]

Вследствие высокой жесткости цепей и сильного межмолеку-лярного взаимодействия целлюлоза имеет температуру плавления, лежащую значительно выше температуры ее термического распада и поэтому в отсутствие растворителей всегда находится в твердом агрегатном состоянии смешанного аморфно-кристаллического фибриллярного строения, характерного для большинства линейных полимеров. В физической структуре целлюлозы обычно выделяют два уровня надмолекулярный, имея под этим в виду особенности строения наиболее мелких по размеру структурных элементов— фибрилл, содержание упорядоченной (кристаллической) и аморфной части, а также морфологический, отражающий взаимное расположение фибрилл и строение самих волокон, т. е. их геометрическую форму, наличие слоистой структуры. Целлюлоза была первым объектом исследования, на примере которого познавались особенности структуры полимеров. Поэтому не удивительно, что для объяснения ее структурных особенностей предложено большое число моделей, превышающее несколько десятков, подробно рассмотренных в ряде обзоров [13, 14]. Тем не менее, ни одна из предложенных моделей не объясняет все экспериментальные факты, что обусловливает необходимость дальнейших исследований [15]. [c.19]

Сергеева В. Н., Милютина С. В. Изменение морфологической структуры и свойств. клеточных стенок волокон холоцеллюлозы и целлюлозы при тер- [c.462]

Целлюлоза в морфологических структурах оболочки растительной клетку. Молекулы целлюлозы образуют элементарные фибриллы, содержащие несколько десятков линейных молекул, которые объединены в микрофибриллы, хорошо видные при электронно-микроскопическом исследовании. [c.140]

Растворимость целлюлозы зависит не столько от типа структурной модификации, сколько от условий получения материала. Если препарат гидратцеллюлозы получен с разрушением морфологической структуры волокна (переосаждение целлюлозы), а следовательно, с разрывом большинства водородных связей между макромолекулами, растворимость гидратцеллюлозы значительно увеличивается. Препараты гидратцеллюлозы, полученные без нарушения структуры волокна, по растворимости не отличаются от природной целлюлозы. В этом отношении между двумя типами гидратцеллюлозных материалов имеется существенное различие. [c.72]

Наличие в древесине и в выделяемом из нее целлюлозном волокне различных клеток, выполняющих в процессе роста дерева различные биологические и структурные функции, неизбежно сказывается на реакционной способности препаратов и их устойчивости к действию различных реагентов. Это различие в свойствах волокон целлюлозы, обусловливаемое их различной морфологической структурой, выявляется для древесной целлюлозы еще более отчетливо, чем для хлопкового волокна различной зрелости. [c.116]

В различных отраслях промышленности, основанных на химической переработке целлюлозы, и, в частности в промышленности искусственного волокна, уже давно было известно, что разные образцы древесной целлюлозы часто обладают при одних и тех же химических и физико-химических показателях различной реакционной способностью и образуют после этерификации растворы, имеющие различную фильтруемость и прозрачность, что вызывает значительные затруднения. Причины заключаются в разной морфологической структуре волокон, а также в различной степени разрушения структуры волокна при его механической или химической обработке. Так, например, в клетках сердцевинных лучей содержится больше лигнина и меньше целлюлозы, чем в других клетках древесины Содержание лигнина в клетках сердцевинных лучей достигает 32%, в то время как в среднем в древесине содержится около 25% лигнина. Содержание целлюлозы в клетках сердцевинных лучей на 8—12% ниже среднего содержания ее в древесине. [c.116]

Характерной особенностью продуктов реакций, начинающихся и заканчивающихся в гомогенной среде, например ацетатов целлюлозы, получаемых ацетилированием целлюлозы, растворенной в фосфорной кислоте, является их относительно высокая однородность по химическому составу и по свойствам, так как морфологическая структура волокна при растворении в значительной степени разрушается, и диффузия реагентов к отдельным макромолекулам или их агрегатам осуществляется примерно с одинаковой [c.248]

Вместе с тем процессы этерификации целлюлозы имеют свои специфические особенности, определяющие их кинетические закономерности и свойства получаемых продуктов. Эти особенности связаны в первую очередь с природой макромолекул целлюлозы. Целлюлоза не растворяется в большинстве реагентов, применяемых для получения ее производных, что часто обусловливает необходимость проведения реакций в гетерогенной среде. Она имеет специфическую морфологическую структуру волокна, а также различную степень упорядоченности макромолекул и элементов надмолекулярной структуры в целлюлозном волокне, в результате чего скорость диффузии реагентов в отдельные участки волокна различны. Для облегчения диффузии этерифицирующих агентов внутрь макромолекулы целлюлозы, равномерности процесса этерификации и повышения его скорости целлюлозу перед этерификацией часто активируют. Активация сводится к набуханию целлюлозы в среде какого-либо агента. [c.412]

Любая, даже беленая и облагороженная техническая целлюлоза содержит некоторое количество примесей — остатков лигнина, гемицеллюлоз, смол, минеральных веществ. Кроме того, волокна целлюлозы имеют различную степень разрущения морфологической структуры. Неоднородна целлюлоза также по молекулярному составу и надмолекулярной структуре. Все эти причины приводят к тому, что оценка качества технической целлюлозы по одному-двум показателям невозможна и требуется проведение целого комплекса анализов и исследований, чтобы можно было достаточно определенно судить о пригодности целлюлозы для тех или иных целей. [c.167]

Практическое значение для получения целлюлозы получили хлопковый пух и особенно древесина. Условия выделения целлюлозы зависят от морфологической структуры растительного материала, состава и количества нецеллюлозных веществ и характера связи их с целлюлозой в растительной клетке. [c.166]

Цель операций, применяемых для выделения и очистки целлюлозы, заключается в максимально возможном отделении целлюлозы от примесей (спутников), имеющихся в волокне, в повышении реакционной способности целлюлозы и растворимости получаемых эфиров. Это осуществляется разрушением морфологической структуры волокна (удалением первичной клеточной стенки, обладающей низкой реакционной способностью), а также разрывом прочных связей, образующихся в процессе биохимического синтеза между отдельными макромолекулами, их агрегатами или фибриллами и между целлюлозой и другими компонентами клеточной стенки. [c.167]

Несколько упрощая, можно сделать вывод, что различие в растворимости эфиров целлюлозы объясняется неодинаковой степенью разрушения морфологической структуры (первичной клеточной стенки) и различным числом разорванных водородных (а возможно, и химических) связей между макромолекулами или их агрегатами. [c.188]

При одних и тех же показателях, характеризующих состав и физико-химические свойства целлюлозы, степень набухания ее в щелочи может различаться в 1,5—2 раза. Набухание целлюлозы в щелочи, по-видимому, тем больше, чем полнее произошло в процессе выделения и подготовки целлюлозы разрушение морфологической структуры волокна и разрыв связей между макромолекулами или их агрегатами. [c.208]

ЮЗЫ, однородной ПО морфологической структуре, так как это в значительной степени зависит от местонахождения древесины в стволе дерева. Например, растворимость ксантогенатов, получаемых из целлюлозы, выделенной из древесины внутренних слоев дерева, ниже, чем из наружных слоев . [c.220]

Специфика морфологической структуры целлюлозы обеспечивает ее устойчивость при воздействии значительных массовых сил Структурнал мощность обусловлена тем, что природная целлюлоза представляет, по существу, композиционный материал с кристаллической матрицей и необычными по составу и свойствам наполнителем (лигнин и гемицеллюлозы играют роль адгезивов) Это позволяет противостоять столь большой осмотической силе, как 20000 кг/см [13] [c.12]

При облучении целлюлозы в атмосфере кислорода скорости процесса деструкции, реакции образования карбоксильных групп и реакции образования карбонильных групп лишь незначительно превышают скорости соответствующих реакций при проведении облучения в атмосфере азота [308]. При прогреве влажных целлюлозных волокон были сделаны наблюдения противоположного характера [310]. Это дало основания сделать вывод, что окислительная деструкция облученных целлюлозных волокон протекает более интенсивно при облучении на воздухе, чем нри облучении в вакууме. Сопоставление показателей, характеризующих окрашиваемость облученных образцов, привело к выводу, что у-излуче-ние вызывает лишь окисление целлюлозы, в то время как одновременное действие у-излучения и нейтронов приводит также и к гидролизу [311]. При обсуждении результатов, основанных на физических эффектах, следует учитывать, что большое значение могут иметь изменения морфологической структуры целлюлозы, связанные с изменением ее кристаллич1[ости, а также величины внутренней поверхности. Результаты химического анализа и определения изменения молекулярного веса целлюлозы лучпю характеризуют реакции, протекающие при радиационных воздействиях. Были опубликованы и другие работы, в которых было исследовано изменение свойств целлюлозы в зависимости от условий радиационного облучения [312—314]. [c.116]

Последний способ получения гидратцеллюлозы представляет особый интерес, так как он показывает возможность перехода природной целлюлозы в гидратцеллюлозу без химических обработок. Подробные исследования изменения свойств целлюлозы при размоле ее в коллоидной или вибрационной мельнице(гл. 4) показали, что при размоле морфологическая структура целлюлозы полностью разрушается, и уже после часового размалывания волокна рентгенограмма целлюлозы приобретает вид, характерный для рентгенограмм полностью аморфных полимеров. При обработке размолотой целлюлозы горячей водой происходит упорядочение макромолекул и снова появляется рентгенограмма во-лoкJ a, но уже не природной целлюлозы, а гидратцеллюлозы [c.67]

Целлюлоза н ее производные характеризуются повышенной скелетной жесткостью. На структуру и реакционную способность целлюлозы большое влиягше оказывают водородные связи. Специфика морфологической структуры целлюлозы определяется в первую очередь се функцией в клеточной стенке. Мембраной растительной клетки целлюлоза выделяется в виде плотно упакованных фибрилл, образующих подобие кристаллической решетки. Фибриллы, обеспечивающие прочностные свойства клетки, находятся в сложном взаимодействии с аморфным матриксом других полисахаридов и веществами белковой природы. В результате создается мощная структурная упаковка (Тарчевский, Марченко, 1985). [c.8]

По мнению Филиппа [37], различие в реакционной способности целлюлоз обусловлено разной степенью упорядоченности (кристалличности), отличиями в морфологической структуре клеток у разных пород древесины, а также макроскопической неоднородностью материала, связанной с нарушениями и неравномерным протеканием процессов варки, предгидролиза и отбелки. Влияние степени кристалличности наиболее четко проявляется при сравнении трех типов целлюлозы сульфитной, сульфатной и лин-терной. Их кристалличность, как указывалось в разделе 1.1.2 растет в последовательности от сульфитной к линтерной. Соответственно этому изменяется и реакционная способность. На рис. 1.5 показана зависимость нерастворенного остатка при эмульсионно и ксантогенировании от концентрации NaOH [33 ]. При использовании сульфитной целлюлозы (кривая 1) значительно меньший остаток, чем при применении сульфатной (кривая 2) и тем более линтерной целлюлозы (кривая 3). Существенное влияние степени кристалличности проявляется также в снижении реакционной способности целлюлозы при щелочных высокотемпературных обработках [38], когда вследствие снижения температуры стеклования создаются благоприятные условия для протекания процесса кристаллизации. Характерным в этой связи является также тот факт, что при щелочной деструкции, несмотря на значительное снижение СП и облегчение процесса растворения, реакционная способность практически не изменяется. Напротив, при кислотной деструкции она существенно возрастает [39]. [c.28]

Название процесса — мерсеризация — привнесено из текстильной промышленности, где процесс обработки щелочью применяется для облагораживания хлопчатобумажных тканей, и связано с Именем изобретателя процесса — Мерсером. Процесс мерсеризации в связи с его большой значимостью был объектом многочисленных исследований сначала в текстильной промышленности, а затем в промышленности, производящей вискозные волокна и некоторые другие продукты на основе производных целлюлозы (карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза). 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. [c.31]

Растворимость целлюлозы, так же как ее набухание, сильно зависит от концентрации NaOH в мерсеризационном растворе. Эта зависимость для двух наиболее часто используемых в производстве целлюлоз — сульфитной и сульфатной — показана на рис. 2.15 [23]. Максимум растворимости достигается в области 10—12о/оных растворов NaOH, что, по-видимому, также обусловлено наибольшей степенью гидратации целлюлозы в этих растворах. Для стандартных сульфитных целлюлоз (/) растворимость в области максимума достигает 10—12%. Затем при повышении концентрации NaOH до обычно применяемых в производстве (18—20%), она резко падает до 5,5—6,5%, из которых 1,0—1,5% приходится на -целлюлозу и 4,0—5,5 — на -у-целлюлозу. Сульфатная облагороженная целлюлоза (2) обладает значительно меньшей растворимостью как в области максимума — 4,0—4,5%, так и при рабочих концентрациях — 2,5—3,5%. Падение растворимости происходит главным образом за счет -у-целлюлозы, состоящей в основном из спутников целлюлозы. Пониженная растворимость сульфатной целлюлозы частично связана также с особенностями ее надмолекулярной и морфологической структуры. [c.45]

Гелес И. С. Влияние морфологической структуры трахеид ели на их химический состав и физикомеханические свойства сульфитных целлюлоз J Химия древесины. — 1977. — № 3. — С. 65—68. [c.451]

Хлопок легко абсорбирует воду. Однако он не растворяется даже в растворах реагентов, энергично разрушающих водородные связи, таких, как бромистый литий, хлористый цинк и мочевина. Вместе с тем хлопок растворим в медноаммиачном растворе, в водных растворах комплексов этилендиамина с двухвалентной медью (куоксен) (т. 4, стр. 93) или кадмием (кадоксен) и тому подобных реагентах. Хлопок химически устойчив к действию водных растворов щелочей [если не считать того, что небольшое число концевых групп с восстановительными свойствами под действием щелочи превращается по довольно сложному механизму в карбоксильные группы (т. 4, стр. 42)]. Однако растворы едкого натра с концентрацией 5 М и выше вызывают изменения в морфологической структуре хлопкового волокна (приплюснутое и извитое волокно выпрямляется и. становится более круглым, а полый внутренний канал почти исчезает) и в его кристаллической структуре (превращение целлюлозы I в целлюлозу II). Этот процесс, получивший название мерсеризация , имеет важное практическое значение, так как он сопровождается повыщением разрывной прочности, блеска и накра-шиваемости хлопка. Аналогичные изменения (за исключением того, что целлюлоза I переходит не в целлюлозу II, а в другую структурную модификацию) происходят при кратковременной обработке хлопка безводным жидким аммиаком, в котором хлопок очень легко набухает ( прогрейд-процесс ). [c.303]

Морфологическая структура студней нитрата целлюлозы в этиловом спирте, полученных при испарении этилового эфира из раствора в спиртоэфирной смеси, также указывает на двухфазное жидкостное расслоение в системе, что видно из электронно-микроскопического снимка [22], приведенного на рис. IV. 12. В принципе оба метода получения рассматриваемых студней — на- [c.188]

Природная целлюлоза и гндратцеллюлоза значительно различаются по реакционной способности, сорбционной способности (сорбции воды и красителей), растворимости, а также по ряду других свойств, о которых указано в других разделах книги (например, по количеству левоглюкозана, образующегося при термическом распаде). Препараты гидратцеллюлозы, в свою очередь, в зависимости от условий получения значительно различаются по растворимости, а в ряде случаев и по реакционной способности. Наиболее значительное повышение растворимости гидратцеллюлозы по сравнению с природной целлюлозой наблюдается в тех случаях, когда она получается путем растворения целлюлозы и последующего высаживания ее из раствора, т. е. при сравнительно полном разрушении морфологической структуры волокна. Поэтому целесообразно различать две группы препаратов гидратцеллюлозы а) полученные из природной целлюлозы без нарушения морфологической структуры волокна и б) полученные из природной целлюлозы с нарушением морфологической структуры волокна (переосажденная целлюлоза). [c.69]

Гндратцеллюлоза и природная целлюлоза сорбируют органические растворители приблизительно одинаково а некоторые органические растворители сорбируются природной целлюлозой даже в большем количестве, чем гидратцеллюлозой (рис. 18 и 19). Препараты гидратцеллюлозы, получаемые как с нарушением, так и без нарушения морфологической структуры, обладают повышенной накрашиваемостью по сравнению с природной целлюлозой. [c.70]

При некоторых реакциях этерификации целлюлозы, в частности при ксантогенировапни и ацетилировании, морфологическая структура волокна имеет в ряде случаев большее значение, чем его химический состав. [c.116]

Растворимость гидролизованной целлюлозы в щелочи при одной и той же степени полимеризации зависит также от метода гидролиза и от применяемой кислотьИ , что объясняется, по-видимому, различной полидисперсностью этих препаратов, а также тем, что при гидролизе целлюлозы разными реагентами происходит в различной степени разрушение морфологической структуры волокна (см. гл. 1). [c.171]

Лигнин не является веществом постоянного состава, а представляет собой смесь веществ, имеющих как ароматические, так и алифатические группы. Остаточный лигнин в сульфитной целлюлозе частично сульфирован и находится в виде лигносульфоновых кислот, которые удерживаются целлюлозой вследствие особенностей морфологической структуры ее волокна [2]. В сульфатной целлюлозе остаточный лигнин находится в виде тиолиг-нина. Поэтому при анализе целлюлозы приходится иметь дело не с природным лигнином, а с видоизмененным продуктом. [c.203]

Условия выделения целлюлозы определяются морфологической структурой растительного материала, составом и количеством нецеллюотозных веществ и характером связи их с цел-, люлозой в растительной клетке. [c.178]