Целлюлоза фибриллярное строение

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]

Рис. 1.4. Схема фибриллярного строения целлюлозы тю Гессу. Объяснение ом.

Для ориентированных полимеров значения вдоль ( l ) и перпендикулярно ( j ) направлению ориентации существенно различаются. Многие одноосно ориентированные кристаллич. полимеры (полиэтилен, полипропилен, полиамиды, триацетат целлюлозы) выше характеризуются отрицательными вследствие их фибриллярного строения. Отрицательные могут наблюдаться и у сильно ориентированных аморфных полимеров в стеклообразном состоянии, особенно при темп-рах, близких к Т . Для ориентированных полимеров выполняется соотношение [c.299]

Волокна, выращенные в указанных условиях в теплице, и волокна, биосинтез которых был осуществлен в обычных условиях, не различались между собой по характеру рентгенограммы и по фибриллярному строению. При понижении температуры в теплице, в которой выращивается волокно, скорость процесса биосинтеза уменьшается. Соответственно снижаются молекулярный вес целлюлозы, степень ее кристалличности и механическая прочность образующегося волокна. [c.110]

Молекулярная биология изучает биологические структуры и их функции на молекулярном и атомном уровне. Как научное направление молекулярная биология начала развиваться в период 1930—1940 гг., когда были достигнуты успехи в понимании тонкой структуры и свойств небольших молекул благодаря применению спектральных и магнитных методов, в первую очередь дифракции рентгеновских лучей на кристаллах (рентгеноструктурный анализ) и дифракции электронов молекулами газа этим успехам способствовал и прогресс в теории, связанный с появлением квантовой механики. Первые рентгенограммы фибриллярных белков и целлюлозы были получены в 1918 г., кристаллов глобулярных белков —в 1934 г. но только много лет спустя удалось полностью расшифровать строение белковых молекул. [c.428]

Результаты рентгенографических исследований, опытов деградации целлюлозы, электронно-микроскопических наблюдений и других исследований привели к ряду концепций относительно расположения молекул целлюлозы в фибриллярных элементах. Общее для всех моделей, описанных в литературе,— существование упорядоченных участков, образованных продольно идущими цепями с параллельной или антипараллельной ориентацией. Эти модели, таким образом, различаются в основном представлением о строении менее упорядоченных участков. Все модели можно свести к трем основным принципам (рис. 4.23) [c.80]

Клеточная стенка хлопкового целлюлозного волокна состоит почти из чистой целлюлозы. Она неоднородна и имеет сложное строение. Клеточная стенка хлопка состоит из большого количества концентрических слоев или, как некоторые исследователи, называют колец роста. Процесс отложения целлюлозы в хлопковом волокне происходит непрерывно, но скорость его меняется от температуры и от условий освещения. Кроме структуры, обусловленной концентрической слоистостью волокна, в нем часто можно наблюдать признаки другой структуры - спиральной. При разрушении волокно часто распадается на мелкие продолговатые палочкообразные частицы. В процессе распада волокна обнаруживается, что слои состоят из частиц, расположенных не по оси волокна, а по спиралям вдоль волокна. Такой фибриллярный распад волокна наблюдается при набухании волокон под действием некоторых химических реагентов, [c.6]

Преимуществом обработки хлопкового волокна с сохранением его волокнистого строения перед обработкой в гомогенной среде в условиях, когда происходит растворение волокна, является сохранение фибриллярной структуры хлопка и спиралевидного расположения в нем макромолекул целлюлозы, т. е. такой структуры, которую химики еще не научились создавать в химических волокнах. При переосаждении хлопковой целлюлозы из раствора в медно-аммиачном реактиве (медно-аммиачное волокно является в настоящее время единственным химическим волокном получаемым из дорогой хлопковой целлюлозы, а не из более дешевой древесной целлюлозы) в виде гидратцеллюлозного волокна, получается волокно, которое не обладает микроструктурой, характерной для исходного хлопка. Преимуществом процессов цианэтилирования и ацетилирования хлопкового волокна, которые могут быть проведены без нарушения его волокнистого строения, является сохранение внутренней структуры волокна. Однако, несмотря на это, а также на то, что процессы цианэтилирования и ацетилирования хлопка в настоящее время находят все более широкое применение, не следует переоценивать их значение по следующим причинам [c.218]

На рис. 1.4 представлена схема фибриллярного строения целлюлозы по Гессу [20], которая отражает, хотя и далеко не полно, рассмотренные выше структурные особенности. В схеме не учтены складчатость цепей, проходящие цепи, а также статистический характер размеров всех структурных элементов. Тем не менее, представленная модель послужила основой для построения других моделей и отражает основные представления о структуре целлюлозы фибриллярность строения, чередование кристаллических и аморфных участков, анизотропное строение, взаимодействие фибрилл. [c.23]

Существуют синтетические и природные кристаллические полимеры. Полимеры могут кристаллизоваться в ходе синтеза, из расплавов при их охлаждении, из растворов, а также при растяжении высокоупорядоченных фибриллярных аморфных полимеров. При этом могут образоваться разнообразные элементы надмолекулярной структуры в зависимости от природы полимера и условий кристаллизации. При кристаллизации из растворов получают пластинчатые монокристаллы, а из расплавов -блочные полимеры микрокристаллического строения. В природе часто синтезируются фибриллярные криста.1лические полимеры, например, целлюлоза Фибриллярные аморфные полимеры, способные кристаллизоваться при растяжении, называют кри- [c.137]

Как природная, так и регенерированная целлюлоза имеют фибриллярное строение. Наличие фибрилл обнаруживают электронноскопически после обработки препаратов ультразвуком, набухании и частичном растворении, а также в растровом электронном микроскопе после механической обработки. Длина фибрилл значительно превышает размеры цепей макромолекул. Спорным остается вопрос о поперечном размере фибрилл. По-видимому, этот раз- Мер зависит как от самой структуры, так и от условий диспергирования. Фибриллярное строение, присущее всем полимерам [16], связано с энергетической выгодой параллельного расположения [c.19]

В соответствии с изложенными в разделе 1.1.2 представлениями о двух структурных уровнях в целлюлозе — фибриллярном и морфологическом, следует отдать предпочтение второй точке зрения, т. е. предположить, что суш,ествуют гель-частицы двух типов. Первый тип — это нерастворившиеся волокна или их крупные фрагменты. Их удобно назвать макрогель-частицами. Содержание этих частиц размером 20—50 мкм в 1 мл раствора— 10—150. Для гель-частиц этого вида определяюш,ее значение имеет морфология волокон, т. е. строение клеток, их возраст и расположение в древесине. Второй тип частиц — микрогель-частицы. Число таких частиц размерем 5—10 мкм может достигать нескольких тысяч. Представляется логичным связывать суш,ествование этих частиц с упорядоченными (кристаллическими) участками фибрилл [38]. [c.144]

Пространственная структура олиго- и полисахаридов. Пространственное строение полисахаридов определяется прежде всего первичной структурой макромолекулы. Неразветвленные полисахариды с ( 1(1- 4)--гликозилными связями, такие как целлюлоза и хитин, образуют фибриллярные структуры, для которых характерна линейная конформация молекул, закрепленная водородными связями. Подобные макромолекулы, располагаясь приблизительно парал- [c.478]

Вопрос о том, является ли фибриллярная структура характерной и специфичной только для природных целлюлозных волокон, имеет большое значение для выяснения строения целлюлозы. Используя результаты электроннооптических исследований, показывающие наличие фибрилл в волокнах природной целлюлозы, Гесс пытался вновь защищать выдвигавшееся им ранее представление, что природные целлюлозные волокна обладают особыми свойствами, обусловливаемыми спецификой их морфологического строения (см. гл. I). В докладе, сделанном в 1943 г. 23 он указывал, что фибриллярное строение характерно только для природных целлюлозных волокон и именно оно определяет все механические свойства этих волокон. Наличие фибрилл в хлопковом волокне, по мнению Гесса, обусловливает более высокие механические свойства природных волокон по сравнению с искусственными и синтетическими волокнами. Эти предположения Гесса, так же как и защищавшееся им ранее представление о решающем влиянии морфологической структуры волокна на свойства целлюлозы, не отвечают действительности. Для Гесса, как и для ряда других ученых, в частности работающих в области химии целлюлозы, характерна ошибоч-1(ость методологических положений, которыми они пользуются при выяснении принципиальных вопросов. Ошибочность методологических положений Гесса прояв,тяется особенно отчетливо, когда от исследования частных вопросов он переходит [c.123]

Комплекс физико-химических свойств природных волокнообразующих полимеров обусловлен первичным, вторичным и более высокими уровнями их структурной организации. Каждый из полимеров, представляющий интерес как волокнообразующий (целлюлоза, хитин, фибриллярные белки), имеет определенное биофункциональное назначение. Особенность биосинтетических процессов такова, что первичная структура макромолекул этих полимеров формируется как регулярная, несмотря на возможность случайного включения в них "дефектных" звеньев. Регулярность строения полимерных цепей предопределяет возможность их самоупорядочения (кристаллизации). Параметр гибкости макромолекул природных волокнообразующих полимеров /ф несколько больше 0,63, что позволяет отнести их к полужесткоцепным полимерам. [c.288]

Полимеры первого типа рассматривают как двухфазные системы (аморфно-кристаллические полимеры). Различают фибриллярные (волокнистые) полимеры и полимеры, не имеющие волокнистого строения. Типичный представитель фибриллярных аморфно-кристаллических полимеров - целлюлоза, которая образует природные растительные волокна. В фибриллах все оси кристаллитов ориентированы в одном направлении. Структуру таких полимеров, в том числе целлюлозы, описывают моделью бахромчатой фибриллы (рис. 5.7 также см. 9.4.2 и рис. 9.3). Фибриллы состоят из чередующихся кристаллических участков (кристаллитов) и аморфных участков. Резкой фазовой границы, и тем более поверхности раздела, между участками нет, т.е. фазы следует рассматривать в структурном понимании. В синтетических аморфно-кристаллических блочных полимерах оси кристаллитов не имеют одного направления, и крисгаллиты как бы вкраплены в аморфную фазу. С современных позиций структура аморфно-кристаллических полимеров хорошо укладывается в рамки кластерной теории. Кристаллиты - это кластеры с максима. ьной степенью упорядоченности, т.е. имеющие кристаллическую решетку, соединенные проходными макромолекулами, образующими аморфные участки. [c.139]

По-видимому, надо согласиться с представлением об аморфности нативных ГМЦ, высказанным уже в первых трудах по химии растительных материалов. Проведенные электронно-микро-скоиические исследования подтвердили этот вывод. Аморфность ГМЦ характерна для микрообластей, отдаленных от фибрилл целлюлозы. Сказанное относится к надмолекулярному строению ГМЦ в высших растениях. В некоторых водорослях присутствует (3-1,3-ксилан, который выполняет роль структурного полисахарида, подобно целлюлозе высших растений, и имеет кристаллическую фибриллярную структуру [38, р. 49 24, р. 282]. В водорослях обнаружен также кристаллический маннан. По-видимому, механизм-биосинтеза, а также роль этих полисахаридов отличаются от таковых у ГМЦ высших растений, несмотря на то, что они представлены полисахаридами, содержащими типичные для ГМЦ звенья — ксилозу и манноз . [c.152]

Основные научные работы относятся к химии высокомолекулярных соединений. В начале своей научной деятельности (до 1928) занимался химией ацетиленовых соединений, осуществил синтез по-лиацетнлена. Был сторонником выдвинутой Г. Штаудингером макромолекулярной теории строения полимеров и способствовал ее утверждению, доказав существование соединений присоединения к целлюлозе гидроксидов щелочных металлов, воды и кислот. С помощью рентгеноструктурного анализа изучал (1931) различные кристаллические модификации целлюлозы и продукты присоединения к ней, фибриллярные белки. Исследовал межмолекулярное взаимодействие в полимерах и его влияние на когезию. Осуществил синтез волокнообразующего полиамида поликонденсацией 11-аминоундекановой кислоты. Установил (1948) линейную зависимость между температурами плавления полиамидов и числом межмолекулярных водородных связей. Синтезировал заме--щенные полиамиды трехмерной структуры (благодаря наличию ди-сульфидных мостиков), а также замещенные целлюлозы, например аминоцеллюлозу. [c.562]

Определения при помощи метода ультрацентрифугирования показали, что растворимые белки (точнее, корпускулярные белки), как, например, приведенные в табл. 16, образуют монодисперсные растворы, т.е. растворы, содержащие однородные молекулы или частицы (Сведберг). Следовательно, такого рода белки похояш скорее па простые молекулы определенного строения II существенно отличаются от других природных макромолекулярных соединений, например от целлюлозы, имеющих полидисперсный характер, так как они состоят из многочисленных членов полимергомологического ряда. Однако белки, образующиеся из нерастворимого (фибриллярного) белка в результате гидролитического расщепления, являются полидисперсными. В качестве примера приведем желатину с молекулярным весом 10 ООО—70 ООО. [c.430]

Согласно новым исследованиям [77, 78], в техническо вискозе предполагают существование устойчивых природных фибриллярных структур, вплоть до очень низких концентраций целлюлозы. Эти структуры наблюдаются тем отчетливее, чем выше концентрация целлюлозы и больше длина цепей и чем ниже содержание NaOH. Максимум спектра распределения по Трайберу [79] лежит скорее в области фибриллярных величин, чем макромолекулярных. Это предположение облегчает понимание, как из вискозы прядением получают волокно, в котором нитеподобные элементы строения почти полностью соответствуют элементам построения природной целлюлозы. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология