Wiadomość o miazdze. Formuła celulozowa

Celuloza jest pochodną dwóch substancje naturalne: drewno i bawełna. W roślinach to przeprowadza ważna funkcja, nadaje im elastyczność i siłę.

Gdzie występuje substancja?

Celuloza jest substancją naturalną. Rośliny są w stanie wytworzyć je samodzielnie. Zawiera: wodór, tlen, węgiel.

Rośliny wytwarzają cukier pod wpływem promienie słoneczne, jest przetwarzany przez komórki i umożliwia włóknom wytrzymanie dużych obciążeń wiatrem. Celuloza jest substancją biorącą udział w procesie fotosyntezy. Jeśli spryskasz kawałek świeżego drewna wodą z cukrem, płyn szybko się wchłonie.

Rozpoczyna się produkcja celulozy. Ta naturalna metoda jej otrzymywania stanowi podstawę produkcji tkanin bawełnianych na skalę przemysłową. Istnieje kilka metod otrzymywania pulpy różnej jakości.

Metoda produkcji nr 1

Produkowana jest celuloza metoda naturalna- z nasion bawełny. Włosy zbierane są za pomocą zautomatyzowanych mechanizmów, ale jest to wymagane długi okres uprawa rośliny. Tkanina wytworzona w ten sposób uznawana jest za najczystszą.

Celulozę można szybciej uzyskać z włókien drzewnych. Jednak przy tej metodzie jakość jest znacznie gorsza. Materiał ten nadaje się wyłącznie do produkcji plastiku niewłóknistego, celofanu. Z takiego materiału można również wytwarzać włókna sztuczne.

Naturalny odbiór

Produkcja celulozy z nasion bawełny rozpoczyna się od oddzielenia długich włókien. Materiał ten służy do produkcji tkanin bawełnianych. Nazywa się małe części mniejsze niż 1,5 cm

Nadają się do produkcji celulozy. Zmontowane części są podgrzewane pod wysokim ciśnieniem. Czas trwania procesu może wynosić do 6 godzin. Przed podgrzaniem materiału dodaje się do niego wodorotlenek sodu.

Powstałą substancję należy umyć. W tym celu stosuje się chlor, który również wybiela. Skład celulozy uzyskany tą metodą jest najczystszy (99%).

Metoda produkcji nr 2 z drewna

Aby uzyskać 80-97% celulozy wykorzystuje się zrębki drzew iglastych, substancje chemiczne. Całą masę miesza się i poddaje obróbce termicznej. W wyniku gotowania uwalniana jest wymagana substancja.

Miesza się wodorosiarczyn wapnia, dwutlenek siarki i miazgę drzewną. Celuloza w powstałej mieszaninie wynosi nie więcej niż 50%. W wyniku reakcji w cieczy rozpuszczają się węglowodory i ligniny. Twardy materiał przechodzi przez etap oczyszczania.

Rezultatem jest masa przypominająca papier niskiej jakości. Materiał ten służy jako podstawa do produkcji substancji:

  • Etery.
  • Celofan.
  • Włókno wiskozowe.

Co powstaje z cennego materiału?

Jest włóknisty, co pozwala na wykorzystanie go do produkcji odzieży. Materiał bawełniany jest produktem w 99,8% naturalnym, otrzymywanym naturalną metodą opisaną powyżej. W rezultacie można go również wykorzystać do produkcji materiałów wybuchowych Reakcja chemiczna. Celuloza jest aktywna po zastosowaniu na nią kwasów.

Właściwości celulozy mają zastosowanie w produkcji tekstyliów. Tak więc powstają z niego sztuczne włókna, które wyglądem i dotykiem przypominają naturalne tkaniny:

  • wiskoza i;
  • Sztuczne futro;
  • jedwab miedziowo-amoniakalny.

Wykonane głównie z celulozy drzewnej:

  • lakiery;
  • Film fotograficzny;
  • Papierowe produkty;
  • tworzywa sztuczne;
  • gąbki do mycia naczyń;
  • bezdymny proszek.

W wyniku reakcji chemicznej z celulozy otrzymuje się:

  • trinitroceluloza;
  • dinitrofibra;
  • glukoza;
  • płynne paliwo.

Celuloza może być również stosowana w żywności. Niektóre rośliny (seler, sałata, otręby) zawierają jego błonnik. Służy także jako surowiec do produkcji skrobi. Nauczyli się już robić z niego cienkie nitki - sztuczna pajęczyna jest bardzo mocna i nie rozciąga się.

Wzór chemiczny celulozy to C6H10O5. Jest polisacharydem. Wykonany jest z:

  • wata medyczna;
  • bandaże;
  • tampony;
  • karton, płyta wiórowa;
  • dodatek do żywności E460.

Zalety substancji

Celuloza może wytrzymać wysokie temperatury do 200 stopni. Cząsteczki nie ulegają zniszczeniu, co umożliwia wykonanie z nich plastikowych naczyń wielokrotnego użytku. Jednocześnie zachowana jest ważna jakość - elastyczność.

Celuloza może wytrzymać długotrwałe narażenie na kwasy. Całkowicie nierozpuszczalny w wodzie. Nie strawne Ludzkie ciało, służy jako sorbent.

Celuloza mikrokrystaliczna jest stosowana w Medycyna alternatywna jako lek oczyszczający układ trawienny. Substancja pudrowa pełni funkcję dodatku do żywności zmniejszającego kaloryczność spożywanych potraw. Pomaga to usunąć toksyny, obniżyć poziom cukru i cholesterolu we krwi.

Metoda produkcji nr 3 - przemysłowa

W zakładach produkcyjnych celulozę wytwarza się poprzez gotowanie różne środowiska. Zastosowany materiał – rodzaj drewna – zależy od rodzaju odczynnika:

  • Skały żywiczne.
  • Drzewa liściaste.
  • Rośliny.

Istnieje kilka rodzajów odczynników kuchennych:

  • W przeciwnym razie metodę tę nazywa się siarczynem. Stosowanym roztworem jest sól kwasu siarkawego lub jego ciekła mieszanina. W tej opcji produkcji celuloza jest izolowana z gatunków iglastych. Jodła i świerk są dobrze przetwarzane.
  • Metoda alkaliczna lub sodowa opiera się na zastosowaniu wodorotlenku sodu. Roztwór skutecznie oddziela celulozę od włókien roślinnych (łodyg kukurydzy) i drzew (głównie liściastych).
  • W metodzie siarczanowej stosuje się jednoczesne zastosowanie wodorotlenku sodu i siarczku sodu. Jest szeroko stosowany w produkcji siarczku ługu białego. Technologia jest dość negatywna otaczająca przyroda z powodu powstałych reakcji chemicznych stron trzecich.

Ostatnia metoda jest najczęstsza ze względu na jej wszechstronność: celulozę można uzyskać z niemal każdego drzewa. Jednakże czystość materiału po jednym gotowaniu nie jest całkowicie wysoka. Zanieczyszczenia usuwa się w wyniku dodatkowych reakcji:

  • hemicelulozy usuwa się roztworami alkalicznymi;
  • makrocząsteczki ligniny i produkty ich zniszczenia usuwa się chlorem, a następnie traktuje alkaliami.

Wartość odżywcza

Skrobia i celuloza mają podobną strukturę. W wyniku eksperymentów udało się otrzymać produkt z włókien niejadalnych. Człowiek potrzebuje tego stale. Spożywana żywność zawiera ponad 20% skrobi.

Naukowcom udało się uzyskać z celulozy substancję amylozę, która korzystnie wpływa na kondycję organizmu człowieka. Jednocześnie podczas reakcji uwalniana jest glukoza. Efektem jest produkcja bezodpadowa – ostatnia substancja kierowana jest do produkcji etanolu. Amyloza służy również jako środek zapobiegający otyłości.

W wyniku reakcji celuloza pozostaje w stanie stałym, osiadając na dnie naczynia. Pozostałe składniki usuwa się za pomocą nanocząstek magnetycznych lub rozpuszcza i usuwa wraz z cieczą.

Rodzaje substancji w sprzedaży

Dostawcy oferują celulozę inna jakość po rozsądnych cenach. Podajemy główne rodzaje materiałów:

  • Celuloza siarczanowa ma białą barwę, produkowana jest z dwóch rodzajów drewna: iglastego i liściastego. W materiałach opakowaniowych stosuje się niebielony materiał, papier niskiej jakości do izolacji i do innych celów.
  • Siarczyn dostępny jest również w kolorze białym, wytwarzanym z drzew iglastych.
  • Materiał w postaci białego proszku nadaje się do produkcji substancji medycznych.
  • Masa celulozowa klasy premium wytwarzana jest poprzez wybielanie bez użycia chloru. Jako surowiec wykorzystuje się drzewa iglaste. Masa drzewna składa się z połączenia zrębków świerkowych i sosnowych w proporcji 20/80%. Czystość powstałego materiału jest najwyższa. Nadaje się do produkcji sterylnych materiałów stosowanych w medycynie.

Aby wybrać odpowiednią celulozę, stosuje się standardowe kryteria: czystość materiału, wytrzymałość na rozciąganie, długość włókna, wskaźnik odporności na rozdarcie. Również ilościowo stan chemiczny lub agresywność środowiska poboru wody i wilgotność. Dla celulozy dostarczanej w postaci bielonej masy celulozowej obowiązują inne wskaźniki: objętość właściwa, jasność, wielkość przemiału, wytrzymałość na rozciąganie, stopień czystości.

Ważnym wskaźnikiem masy celulozy jest wskaźnik odporności na rozdarcie. Od tego zależy przeznaczenie wytwarzanych materiałów. Należy wziąć pod uwagę zastosowany surowiec i wilgotność. Ważny jest także poziom smoły i tłuszczy. Jednorodność proszku jest ważna w przypadku niektórych procesów. W podobnych celach ocenia się lepkość i wytrzymałość na ściskanie materiału w postaci arkuszy.

Przez całe życie otacza nas ogromna liczba przedmiotów - kartony, papier offsetowy, torby plastikowe, odzież wiskozowa, ręczniki bambusowe i wiele innych. Ale niewiele osób wie, że celuloza jest aktywnie wykorzystywana w ich produkcji. Czym jest ta naprawdę magiczna substancja, bez której prawie nie ma współczesności przedsiębiorstwo przemysłowe? W tym artykule porozmawiamy o właściwościach celulozy, jej zastosowaniu różne pola, a także z czego jest pozyskiwany i czym jest wzór chemiczny. Zacznijmy może od początku.

Wykrywanie substancji

Recepturę celulozy odkrył francuski chemik Anselme Payen podczas eksperymentów nad rozdziałem drewna na jego składniki. Po potraktowaniu go kwasem azotowym naukowiec odkrył, że podczas reakcji chemicznej utworzyła się włóknista substancja podobna do bawełny. Po dokładnej analizie powstałego materiału Payen otrzymał wzór chemiczny celulozy - C 6 H 10 O 5. Opis procesu opublikowano w 1838 r., a nazwę naukową substancji otrzymała w 1839 r.

Dary natury

Obecnie wiadomo na pewno, że prawie wszystkie miękkie części roślin i zwierząt zawierają pewną ilość celulozy. Na przykład rośliny potrzebują tej substancji do prawidłowego wzrostu i rozwoju, a dokładniej do tworzenia błon nowo powstałych komórek. W składzie należy do polisacharydów.

W przemyśle z reguły naturalną celulozę pozyskuje się z drzew iglastych i liściastych - suche drewno zawiera do 60% tej substancji, a także przetwarzając odpady bawełniane, które zawierają około 90% celulozy.

Wiadomo, że w przypadku ogrzewania drewna w próżni, czyli bez dostępu powietrza, następuje termiczny rozkład celulozy, w wyniku którego powstaje aceton, alkohol metylowy, woda, kwas octowy i węgiel drzewny.

Pomimo bogatej flory planety, nie ma już wystarczającej ilości lasów, aby wyprodukować ilość włókien chemicznych wymaganą dla przemysłu – wykorzystanie celulozy jest zbyt duże. Dlatego coraz częściej pozyskuje się go ze słomy, trzciny, łodyg kukurydzy, bambusa i trzciny.

Celuloza syntetyczna jest produkowana z węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego i łupków w różnych procesach technologicznych.

Z lasu do warsztatów

Przyjrzyjmy się ekstrakcji celulozy technicznej z drewna – jest to proces złożony, ciekawy i długotrwały. W pierwszej kolejności do produkcji sprowadza się drewno, tnie je na duże fragmenty i usuwa korę.

Oczyszczone batony są następnie przetwarzane na wióry i sortowane, po czym gotowane w ługu. Powstałą celulozę oddziela się od zasady, następnie suszy, kroi i pakuje do wysyłki.

Chemia i fizyka

Jakie tajemnice chemiczne i fizyczne kryją się we właściwościach celulozy poza tym, że jest to polisacharyd? Przede wszystkim jest to biała substancja. Łatwo się zapala i dobrze się pali. Rozpuszcza się w złożonych związkach wody z wodorotlenkami niektórych metali (miedzi, niklu), z aminami, a także w kwasach siarkowym i ortofosforowym, stężonym roztworze chlorku cynku.

Celuloza nie rozpuszcza się w dostępnych domowych rozpuszczalnikach i zwykłej wodzie. Dzieje się tak, ponieważ długie, nitkowate cząsteczki tej substancji są połączone w osobliwe wiązki i są umieszczone równolegle do siebie. Dodatkowo cała ta „struktura” jest wzmocniona wiązaniami wodorowymi, dlatego cząsteczki słabego rozpuszczalnika czy wody po prostu nie mogą przedostać się do środka i zniszczyć tego mocnego splotu.

Najcieńsze nici, których długość waha się od 3 do 35 milimetrów, połączone w pęczki - tak można schematycznie przedstawić strukturę celulozy. Włókna długie wykorzystuje się w przemyśle tekstylnym, włókna krótkie wykorzystuje się do produkcji np. papieru i tektury.

Celuloza nie topi się ani nie zamienia w parę, lecz zaczyna się rozkładać po podgrzaniu powyżej 150 stopni Celsjusza, uwalniając związki o niskiej masie cząsteczkowej – wodór, metan i tlenek węgla (tlenek węgla). W temperaturze 350 o C i wyższej celuloza ulega zwęgleniu.

Zmiana na lepsze

Tak symbole chemiczne opisują celulozę, której wzór strukturalny wyraźnie przedstawia długołańcuchową cząsteczkę polimeru złożoną z powtarzających się reszt glukozydowych. Zwróć uwagę na „n” oznaczające dużą ich liczbę.

Nawiasem mówiąc, formuła celulozy, wyprowadzona przez Anselma Payena, uległa pewnym zmianom. W 1934 r. angielski chemik organiczny, laureat nagroda Nobla Walter Norman Haworth badał właściwości skrobi, laktozy i innych cukrów, w tym celulozy. Po odkryciu zdolności tej substancji do hydrolizy dokonał własnych dostosowań do badań Payena i uzupełnił formułę celulozy o wartość „n”, wskazującą na obecność reszt glikozydowych. NA ten moment wygląda to tak: (C 5 H 10 O 5) n.

Etery celulozy

Ważne jest, aby cząsteczki celulozy zawierały grupy hydroksylowe, które można alkilować i acylować, tworząc różne estry. To kolejny z najważniejsze właściwości jaką posiada celuloza. Wzór strukturalny różnych związków może wyglądać następująco:

Etery celulozy są proste lub złożone. Proste to metylo-, hydroksypropylo-, karboksymetylo-, etylo-, metylohydroksypropylo- i cyjanoetyloceluloza. Do związków złożonych zaliczają się azotany, siarczany i octany celulozy, a także acetopropioniany, acetyloftalyloceluloza i acetomaślany. Wszystkie te etery produkowane są w prawie wszystkich krajach świata w setkach tysięcy ton rocznie.

Od kliszy fotograficznej po pastę do zębów

Po co one są? Z reguły etery celulozy są szeroko stosowane do produkcji włókien sztucznych, różnych tworzyw sztucznych, wszelkiego rodzaju folii (w tym fotograficznych), lakierów, farb, a także są wykorzystywane w przemyśle wojskowym do produkcji stałego paliwa rakietowego, proszku bezdymnego i materiały wybuchowe.

Ponadto etery celulozy wchodzą w skład tynków i mieszanek gipsowo-cementowych, barwników do tkanin, past do zębów, różnych klejów, syntetycznych detergenty, perfumy i kosmetyki. Jednym słowem, gdyby formuła celulozowa nie została odkryta już w 1838 r., współcześni ludzie nie przyniosłoby wielu korzyści cywilizacyjnych.

Prawie bliźniacy

Kilka z nich zwykli ludzie wie, że celuloza ma swego rodzaju bliźniaka. Formuła celulozy i skrobi jest identyczna, ale te dwie są całkowicie różne substancje. Co za różnica? Pomimo tego, że obie te substancje są polimerami naturalnymi, stopień polimeryzacji skrobi jest znacznie mniejszy niż celulozy. A jeśli zagłębisz się głębiej i porównasz struktury tych substancji, przekonasz się, że makrocząsteczki celulozy ułożone są liniowo i tylko w jednym kierunku, tworząc w ten sposób włókna, natomiast mikrocząsteczki skrobi wyglądają nieco inaczej.

Obszary zastosowań

Jednym z najlepszych wizualnych przykładów praktycznie czystej celulozy jest zwykła wata medyczna. Jak wiadomo, pozyskiwany jest ze starannie oczyszczonej bawełny.

Drugim, nie mniej używanym produktem celulozowym jest papier. Tak naprawdę jest to cienka warstwa włókien celulozowych, starannie sprasowanych i sklejonych ze sobą.

Ponadto tkanina wiskozowa produkowana jest z celulozy, która pod zręcznymi rękami rzemieślników, magicznie przemienia się w piękne ubrania, tapicerka dla meble tapicerowane oraz różne ozdobne draperie. Wiskozę wykorzystuje się także do produkcji pasów technicznych, filtrów i kordów oponowych.

Nie zapominajmy o celofanie, który wytwarzany jest z wiskozy. Trudno wyobrazić sobie bez niego supermarkety, sklepy i pakowalnie. Urzędy pocztowe. Celofan jest wszędzie: zawija się w niego cukierki, pakuje się w niego płatki zbożowe, pieczywo a także tablety, rajstopy i dowolny sprzęt, od telefonu komórkowego po pilota pilot dla telewizji.

Dodatkowo w tabletkach na odchudzanie zawarta jest czysta celuloza mikrokrystaliczna. Gdy dostaną się do żołądka, pęcznieją i powodują uczucie pełności. Ilość spożywanej żywności dziennie jest znacznie zmniejszona, a zatem spada waga.

Jak widać odkrycie celulozy wywołało prawdziwą rewolucję nie tylko w świecie przemysł chemiczny, ale także w medycynie.

Celuloza jest polisacharydem zbudowanym z elementarnych jednostek anhydro- D -glukoza i reprezentująca poli-1,4-β-D -glukopiranozyl- D -glukopiranoza. Makrocząsteczka celulozy wraz z jednostkami anhydroglukozy może zawierać pozostałości innych monosacharydów (heksoz i pentoz), a także kwasów uronowych (patrz rysunek). Charakter i ilość takich reszt są zdeterminowane warunkami syntezy biochemicznej.

Głównym składnikiem jest celuloza częśćściany komórkowe roślin wyższych. Wraz z towarzyszącymi mu substancjami pełni rolę ramy przenoszącej główne obciążenie mechaniczne. Celuloza występuje głównie we włoskach nasion niektórych roślin, na przykład bawełny (97–98% celulozy), drewna (40–50% w przeliczeniu na suchą masę), włókien łykowych, wewnętrznych warstwach kory roślin (len i ramia – 80-90%, juta – 75% i inne), łodygi roślin jednorocznych (30-40%), np. trzciny, kukurydzy, zbóż, słoneczników.

Izolacja celulozy z naturalne materiały opiera się na działaniu odczynników, które niszczą lub rozpuszczają składniki niecelulozowe. Charakter przetwarzania zależy od składu i struktury materiału roślinnego. W przypadku włókna bawełnianego (zanieczyszczenia niecelulozowe - 2,0-2,5% substancji zawierających azot; około 1% pentozanów i substancji pektynowych; 0,3-1,0% tłuszczów i wosków; 0,1-0,2% soli mineralnych) należy stosować stosunkowo łagodne metody ekstrakcji.

Puch bawełniany poddaje się parkowaniu (3-6 godzin, 3-10 atmosfer) roztworem 1,5-3% wodorotlenek sodu następnie mycie i wybielanie różnymi środkami utleniającymi - dwutlenkiem chloru, podchlorynem sodu, nadtlenkiem wodoru. Do roztworu przedostają się niektóre polisacharydy o niskiej masie molowej (pentozany, częściowo heksozany), kwasy uronowe oraz część tłuszczów i wosków. Treśćα -celuloza (frakcja nierozpuszczalna w 17,5% roztworze N aOH w 20° przez 1 godzinę) można zwiększyć do 99,8-99,9%. W wyniku częściowego zniszczenia struktury morfologicznej włókna podczas gotowania wzrasta reaktywność celulozy (cecha określająca rozpuszczalność estrów otrzymanych podczas późniejszej chemicznej obróbki celulozy oraz filtrowalność roztworów przędzalniczych tych estrów).

Do izolacji celulozy z drewna zawierającego 40-55% celulozy, 5-10% innych heksozanów, 10-20% pentozanów, 20-30% ligniny, 2-5% żywic i szeregu innych zanieczyszczeń oraz posiadającego złożoną budowę morfologiczną, więcej sztywne warunki przetwarzania; Najczęściej stosuje się siarczynowe lub siarczanowe gotowanie zrębków drzewnych.

Podczas gotowania siarczynem drewno traktuje się roztworem zawierającym 3-6% wolnego SO2 i około 2% SO2 , związany w postaci wodorosiarczynu wapnia, magnezu, sodu lub amonu. Gotowanie prowadzi się pod ciśnieniem w temperaturze 135-150° przez 4-12 godzin; Roztwory kuchenne podczas gotowania wodorosiarczynem kwasowym mają pH od 1,5 do 2,5 Podczas gotowania siarczynowego lignina jest sulfonowana, a następnie przechodzi w roztwór. Jednocześnie część hemiceluloz ulega hydrolizie, powstałe oligo- i monosacharydy, a także część substancji żywicznych rozpuszczają się w cieczy kuchennej. W przypadku wykorzystania wyizolowanej tą metodą celulozy (celulozy siarczynowej) do obróbki chemicznej (głównie przy produkcji włókna wiskozowego) celulozę poddaje się rafinacji, której głównym zadaniem jest zwiększenie czystości chemicznej i jednorodności celulozy (usunięcie ligniny , hemiceluloza, zmniejszenie zawartości popiołu i żywicy, zmiana właściwości chemicznych i fizycznych koloidalnych). Najbardziej powszechnymi metodami rafinacji jest obróbka bielonej celulozy 4-10% roztworem N aOH w temperaturze 20° (rafinacja na zimno) lub 1% roztwór NaOH w temperaturze 95-100° (rafinacja na gorąco). Rafinowana celuloza siarczynowa do przetwarzania chemicznego ma następujące wskaźniki: 95-98%α -celuloza; 0,15-0,25% ligniny; 1,8-4,0% pentozanów; 0,07-0,14% żywicy; 0,06-0,13% popiołu. Celuloza siarczynowa wykorzystywana jest także do produkcji wysokiej jakości papieru i tektury.

Zrębki drzewne można również gotować z 4- 6% roztwór N aOH (gotowanie sodowe) lub jego mieszanina z siarczkiem sodu (gotowanie siarczanowe) w temperaturze 170-175° pod ciśnieniem przez 5-6 godzin. W tym przypadku lignina ulega rozpuszczeniu, część hemiceluloz (głównie heksozanów) przenosi się do roztworu i hydrolizuje, a powstałe cukry dalej przekształcają się w organiczne hydroksykwasy (mlekowy, cukrowy i inne) oraz kwasy (mrówkowy). Żywica i wyżej kwas tłuszczowy stopniowo przedostają się do gotującego się wywaru w postaci soli sodowych (tzw„mydło siarczanowe”). Gotowanie alkaliczne ma zastosowanie do obróbki zarówno drewna świerkowego, sosnowego, jak i liściastego. W przypadku stosowania celulozy (celulozy siarczanowej) wyizolowanej tą metodą do obróbki chemicznej, drewno przed gotowaniem poddaje się wstępnej hydrolizie (obróbce rozcieńczonym kwasem siarkowym w podwyższonych temperaturach). Pulpa kraft przed hydrolizą stosowana do obróbki chemicznej, po rafinacji i bieleniu, ma następujący średni skład (%):α -celuloza - 94,5-96,9; pentozany 2-2, 5; żywice i tłuszcze - 0,01-0,06; popiół - 0,02-0,06 Celuloza siarczanowa wykorzystywana jest także do produkcji papierów workowych i opakowaniowych, lin papierowych, papierów technicznych (szpulowych, szmerglowych, kondensacyjnych), piśmiennych, drukarskich oraz trwałych papierów bielonych (rysunkowych, kartograficznych, dokumentacyjnych).

W procesie gotowania siarczanowego powstaje wysokowydajna celuloza, wykorzystywana do produkcji tektury falistej i papieru workowego (uzysk celulozy z drewna w tym przypadku wynosi 50-60% w porównaniu do~ 35% do masy celulozowej siarczanowej przed hydrolizą do przetwarzania chemicznego). Wysoko wydajna celuloza zawiera znaczne ilości ligniny (12-18%) i zachowuje swój kształt wióra. Dlatego po ugotowaniu poddawany jest mechanicznemu mieleniu. Gotowanie sodą i siarczanem można również zastosować do oddzielenia celulozy od słomy zawierającej duże ilości SiO2 , usuwany przez działanie alkaliów.

Celuloza jest również izolowana z drewna liściastego i roślin jednorocznych poprzez gotowanie hydrotropowe - obróbkę surowców stężonymi (40-50%) roztworami soli metale alkaliczne oraz aromatyczne kwasy węglowy i sulfonowy (na przykład kwas benzoesowy, cymenowy i ksylenosulfonowy) w temperaturze 150-180° przez 5-10 godzin. Inne metody izolacji celulozy (kwas azotowy, chloro-alkaliczny i inne) nie są powszechnie stosowane.

Do określenia masy molowej celulozy stosuje się najczęściej metodę wiskozymetryczną [poprzez lepkość roztworów celulozy w roztworze miedziowo-amoniowym, w roztworach czwartorzędowych zasad amoniowych, wodorotlenku kadmu etylenodiaminy (tzw. kadoksenu), w roztwór alkaliczny kompleks kwasu żelazowo-sodowego i inne, lub metodą lepkości eterów celulozy – głównie octanów i azotanów otrzymywanych w warunkach wykluczających zniszczenie] oraz metodami osmotycznymi (dla eterów celulozy). Stopień polimeryzacji oznaczany tymi metodami jest różny dla różnych preparatów celulozowych: 10-12 tys. dla celulozy bawełnianej i celulozy z włókien łykowych; 2,5-3 tys. dla celulozy drzewnej (wg oznaczenia w ultrawirówce) i 0,3-0,5 tys. dla celulozy wiskozowo-jedwabnej.

Celuloza charakteryzuje się znaczną polidyspersyjnością masy molowej. Celuloza frakcjonowana jest przez frakcjonowane rozpuszczanie lub wytrącanie z roztworu miedzi i amoniaku, z roztworu w miedzioetylenodiaminie, kadmie etylenodiaminie lub w alkalicznym roztworze kompleksu sodowo-żelazawego, a także frakcyjne wytrącanie z roztworów azotanów celulozy w acetonie lub octanie etylu. Celuloza bawełniana, włókna łykowe i miazga z drewna iglastego charakteryzują się krzywymi rozkładu masy molowej z dwoma maksimami; krzywe dla masy celulozowej z twardego drewna mają jedno maksimum.

Celuloza ma złożoną strukturę supramolekularną. Na podstawie badań dyfrakcji promieni rentgenowskich, dyfrakcji elektronów i badań spektroskopowych zwykle przyjmuje się, że celuloza jest polimerem krystalicznym. Celuloza ma szereg modyfikacji strukturalnych, z których głównymi są celuloza naturalna i celuloza uwodniona. Naturalna celuloza przekształca się w uwodnioną celulozę po rozpuszczeniu i późniejszym wytrąceniu z roztworu pod działaniem stężonych roztworów alkalicznych i późniejszym rozkładzie celuloza alkaliczna i inni. Odwrotną przemianę można przeprowadzić poprzez ogrzewanie hydratu celulozy w rozpuszczalniku powodującym jego intensywne pęcznienie (gliceryna, woda). Obie modyfikacje strukturalne mają różne wzory dyfrakcji promieni rentgenowskich i znacznie różnią się reaktywnością, rozpuszczalnością (nie tylko samej celulozy, ale także jej estrów), zdolność adsorpcji i inni. Preparaty hydratów celulozy charakteryzują się zwiększoną higroskopijnością i zdolnością do malowania, a także większą szybkością hydrolizy.

Obecność wiązań acetalowych (glukozydowych) pomiędzy jednostkami elementarnymi makrocząsteczki celulozy decyduje o jej małej odporności na działanie kwasów, w obecności których następuje hydroliza celulozy (patrz rysunek). Szybkość procesu zależy od wielu czynników, z których decydującym czynnikiem, szczególnie przy prowadzeniu reakcji w niejednorodnym środowisku, jest struktura leków, która decyduje o intensywności oddziaływań międzycząsteczkowych. W początkowej fazie hydrolizy szybkość może być większa, co wynika z możliwości istnienia w makrocząstce duża liczba wiązania, które są mniej odporne na działanie odczynników hydrolizujących niż konwencjonalne wiązania glukozydowe. Produkty częściowej hydrolizy celulozy nazywane są hydrocelulozami.

W wyniku hydrolizy właściwości materiału celulozowego ulegają istotnej zmianie - zmniejsza się wytrzymałość mechaniczna włókien (w wyniku zmniejszenia stopnia polimeryzacji), wzrasta zawartość grup aldehydowych i rozpuszczalność w zasadach. Częściowa hydroliza nie zmienia odporności preparatu celulozowego na działanie alkaliami. Produktem całkowitej hydrolizy celulozy jest glukoza. Przemysłowe metody hydrolizy surowców roślinnych zawierających celulozę obejmują obróbkę rozcieńczonymi roztworami HCl i H2SO4 (0,2-0,3%) przy 150-180°; wydajność cukrów podczas stopniowej hydrolizy wynosi do 50%.

Przez Natura chemiczna Celuloza jest alkoholem wielowodorotlenowym. Ze względu na obecność grup hydroksylowych w elementarnej jednostce makrocząsteczki celuloza reaguje z metalami alkalicznymi i zasadami. Kiedy wysuszoną celulozę traktuje się roztworem metalicznego sodu w ciekłym amoniaku w temperaturze -25-50°C przez 24 godziny, powstaje alkoholan trisodowy celulozy:

n + 3nNa → n + 1,5nH 2.

Kiedy stężone roztwory alkaliczne działają na celulozę, wraz z reakcją chemiczną zachodzą także procesy fizykochemiczne - pęcznienie celulozy i częściowe rozpuszczanie jej frakcji niskocząsteczkowych, przemiany strukturalne. Oddziaływanie wodorotlenku metalu alkalicznego z celulozą może przebiegać według dwóch schematów:

n + n NaOH ↔ n + nH2O

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n + n NaOH ↔ n.

Reaktywność Pierwszorzędowe i drugorzędowe grupy hydroksylowe celulozy w środowisku zasadowym są różne. Najbardziej wyraźne właściwości kwasowe mają grupy hydroksylowe zlokalizowane przy drugim atomie węgla elementarnej jednostki celulozy, które są częścią grupy glikolowej i są wα - pozycja względem wiązania acetalowego. Tworzenie alkoholanu celulozy najwyraźniej następuje właśnie dzięki tym grupom hydroksylowym, natomiast podczas interakcji z pozostałymi grupami OH powstaje związek molekularny.

Skład celulozy alkalicznej zależy od warunków jej produkcji - stężenia alkaliów; temperatura, charakter materiału celulozowego i inne. Ze względu na odwracalność reakcji tworzenia celulozy alkalicznej wzrost stężenia zasady w roztworze prowadzi do wzrostuγ (liczba podstawionych grup hydroksylowych na 100 jednostek elementarnych makrocząsteczki celulozy) celulozy alkalicznej, a obniżenie temperatury merceryzacji prowadzi do wzrostuγ celuloza alkaliczna otrzymywana w wyniku działania równomiernie stężonych roztworów alkalicznych, co tłumaczy się różnicą współczynniki temperaturowe reakcje bezpośrednie i odwrotne. Różna intensywność interakcji różnych materiałów celulozowych z zasadami jest najwyraźniej związana z charakterystyką struktury fizycznej tych materiałów.

Ważny część integralna Proces oddziaływania celulozy z zasadami polega na pęcznieniu celulozy i rozpuszczaniu jej frakcji o niskiej masie cząsteczkowej. Procesy te ułatwiają usuwanie frakcji o niskiej masie cząsteczkowej (hemicelulozy) z celulozy i dyfuzję odczynników estryfikujących do włókna podczas kolejnych procesów estryfikacji (np. ksantogenizacji). Wraz ze spadkiem temperatury stopień pęcznienia znacznie wzrasta. Na przykład przy 18° wzrost średnicy włókna bawełnianego o 12% NaOH wynosi 10%, a przy -10° osiąga 66%. Wraz ze wzrostem stężenia alkaliów następuje najpierw wzrost, a następnie (ponad 12%) spadek stopnia pęcznienia. Maksymalny stopień pęcznienia obserwuje się przy tych stężeniach zasad, przy których pojawia się wzór rentgenowski celulozy alkalicznej. Stężenia te są różne dla różnych materiałów celulozowych: dla bawełny 18% (w temperaturze 25°), dla ramii 14-15%, dla celulozy siarczynowej 9,5-10%. Oddziaływanie celulozy z stężone roztwory N AOH ma szerokie zastosowanie w przemyśle tekstylnym, przy produkcji włókien sztucznych i eterów celulozy.

Oddziaływanie celulozy z innymi wodorotlenkami metali alkalicznych przebiega podobnie jak reakcja z sodą kaustyczną. Obraz rentgenowski celulozy alkalicznej pojawia się, gdy naturalne preparaty celulozy zostaną poddane działaniu w przybliżeniu równomolowych (3,5-4,0 mol/l) roztworów wodorotlenków metali alkalicznych. Silne zasady organiczne, niektóre wodorotlenki tetraalkilo(arylo)amoniowe, najwyraźniej tworzą związki molekularne z celulozą.

Szczególne miejsce w szeregu reakcji celulozy z zasadami zajmuje jej oddziaływanie z wodzianem miedziaminu [ Cu (NH 3 ) 4 ] (OH ) 2 , a także z wieloma innymi złożonymi związkami miedzi, niklu, kadmu, cynku - miedzioetylenodiaminą [ Cu (en) 2 ](OH) 2 (en - cząsteczka etylenodiaminy), nioksan [ Ni(NH 3 ) 6 ] (OH) 2 , nioksen [ Ni (en ) 3 ] (OH) 2 , kadoksen [ Cd (en ) 3 ] (OH ) 2 i inni. Celuloza rozpuszcza się w tych produktach. Wytrącanie celulozy z roztworu miedzi i amoniaku przeprowadza się pod działaniem roztworów wody, zasad lub kwasów.

Pod wpływem utleniaczy następuje częściowe utlenianie celulozy – proces z powodzeniem stosowany w technologii (bielenie tkanin celulozowych i bawełnianych, wstępne dojrzewanie celulozy alkalicznej). Utlenianie celulozy jest procesem ubocznym podczas rafinacji celulozy, przygotowania roztworu przędzalniczego miedzi i amoniaku oraz eksploatacji wyrobów wykonanych z materiałów celulozowych. Produkty częściowego utleniania celulozy nazywane są oksycelulozami. W zależności od charakteru utleniacza, utlenianie celulozy może być selektywne lub nieselektywne. Do najbardziej selektywnie działających utleniaczy zalicza się kwas nadjodowy i jego sole, które utleniają grupę glikolową elementarnej jednostki celulozy poprzez rozerwanie pierścienia piranowego (powstanie dialdehydu celulozy) (patrz rysunek). Pod wpływem kwasu nadjodowego i nadjodanów utlenia się także niewielka liczba pierwszorzędowych grup hydroksylowych (do grup karboksylowych lub aldehydowych). Według podobnego schematu celulozę utlenia się pod działaniem tetraoctanu ołowiu w środowisku rozpuszczalników organicznych (kwas octowy, chloroform).

Pod względem odporności na kwasy dialdehydeceluloza niewiele różni się od pierwotnej celulozy, ale jest znacznie mniej odporna na zasady, a nawet wodę, co jest wynikiem hydrolizy wiązania półacetalowego w środowisku zasadowym. Utlenianie grup aldehydowych do grup karboksylowych pod wpływem chlorynu sodu (tworzenie dikarboksycelulozy), a także ich redukcja do grup hydroksylowych (tworzenie tzw.„disalkohol” – celuloza) stabilizują utlenioną celulozę na działanie odczynników alkalicznych. Rozpuszczalność azotanów i octanów dialdehydu celulozy nawet na niskich stopniach utlenienia (γ = 6-10) jest znacznie niższa niż rozpuszczalność odpowiednich eterów celulozy, najwyraźniej ze względu na tworzenie się międzycząsteczkowych wiązań półacetalowych podczas estryfikacji. Kiedy dwutlenek azotu oddziałuje na celulozę, głównie pierwszorzędowe grupy hydroksylowe utleniają się do grup karboksylowych (tworząc monokarboksycelulozę) (patrz rysunek). Reakcja przebiega według mechanizmu rodnikowego z pośrednim utworzeniem estrów azotanu celulozy i późniejszymi przemianami oksydacyjnymi tych estrów. Do 15% całkowitej zawartości grup karboksylowych to grupy nieuronowe (grupy COOH powstają przy drugim i trzecim atomie węgla). Jednocześnie następuje utlenianie grup hydroksylowych przy tych atomach do grup ketonowych (do 15-20% całkowitej liczby utlenionych grup hydroksylowych). Tworzenie się grup ketonowych jest najwyraźniej przyczyną wyjątkowo niskiej odporności monokarboksycelulozy na działanie zasad, a nawet wody w podwyższonych temperaturach.

Przy zawartości 10-13% grup COOH monokarboksyceluloza rozpuszcza się w rozcieńczonym roztworze NaOH, roztwory amoniaku, pirydyny z utworzeniem odpowiednich soli. Jej acetylacja przebiega wolniej niż celulozy; octany nie są całkowicie rozpuszczalne w chlorku metylenu. Azotany monokarboksycelulozy nie są rozpuszczalne w acetonie nawet przy zawartości azotu do 13,5%. Te cechy nieruchomości estry monokarboksycelulozy są związane z tworzeniem międzycząsteczkowych wiązań eterowych podczas oddziaływania grup karboksylowych i hydroksylowych. Monokarboksyceluloza stosowana jest jako środek hemostatyczny i jako wymieniacz kationowy do oddzielania substancji biologicznie czynnych (hormonów). W wyniku łącznego utleniania celulozy nadjodanem, a następnie chlorynem i dwutlenkiem azotu zsyntetyzowano preparaty tzw. trikarboksycelulozy zawierające do 50,8% grup COOH.

Kierunek utleniania celulozy pod wpływem nieselektywnych utleniaczy (dwutlenek chloru, sole kwasu podchlorawego, nadtlenek wodoru, tlen w środowisku zasadowym) w dużej mierze zależy od charakteru ośrodka. W środowiskach kwaśnych i obojętnych, pod działaniem podchlorynu i nadtlenku wodoru, następuje powstawanie produktów typu redukującego, najwyraźniej w wyniku utlenienia pierwszorzędowych grup hydroksylowych do aldehydów i jednej z drugorzędowych grup OH do grupy ketonowej ( nadtlenek wodoru utlenia również grupy glikolowe z rozerwaniem pierścienia piranowego). Podczas utleniania podchlorynem w środowisku zasadowym grupy aldehydowe stopniowo przekształcają się w grupy karboksylowe, w wyniku czego produkt utleniania ma charakter kwaśny. Jedną z najczęściej stosowanych metod wybielania miazgi jest obróbka podchlorynem. Aby uzyskać wysokiej jakości celulozę o wysokim stopniu białości, wybiela się ją dwutlenkiem chloru lub chlorynem w środowisku kwaśnym lub zasadowym. W tym przypadku lignina ulega utlenieniu, barwniki ulegają zniszczeniu, a grupy aldehydowe w makrocząsteczce celulozy utleniają się do grup karboksylowych; grupy hydroksylowe nie są utlenione. Utlenianie tlenem atmosferycznym w środowisku zasadowym, które zachodzi w sposób rodnikowy i któremu towarzyszy znaczne zniszczenie celulozy, prowadzi do akumulacji grup karbonylowych i karboksylowych w makrocząstce (wstępne dojrzewanie celulozy alkalicznej).

Obecność grup hydroksylowych w jednostce elementarnej makrocząsteczki celulozy pozwala na przejście do tak ważnych klas pochodnych celulozy jak etery i estry. Ze względu na swoje cenne właściwości związki te znajdują zastosowanie m.in różne branże technologia - w produkcji włókien i folii (octany celulozy, azotany), tworzyw sztucznych (octany, azotany, etery etylowe, benzylowe), lakierów i powłok elektroizolacyjnych, jako stabilizatory i zagęszczacze zawiesin w przemyśle naftowym i tekstylnym (karboksymetyloceluloza niskopodstawiona ).

Włókna na bazie celulozy (naturalne i sztuczne) to pełnoprawny materiał tekstylny o kompleksie cennych właściwości (wysoka wytrzymałość i higroskopijność, dobra podatność na barwienie. Wadami włókien celulozowych są łatwopalność, niewystarczająco wysoka elastyczność, łatwe niszczenie pod wpływem mikroorganizmów itp. Tendencja kierunkowa Zmiany (modyfikacje) materiałów celulozowych doprowadziły do ​​pojawienia się szeregu nowych pochodnych celulozy, a w niektórych przypadkach nowych klas pochodnych celulozy.

Modyfikację właściwości i syntezę nowych pochodnych celulozy prowadzi się dwiema grupami metod:

1) estryfikacja, O-alkilacja lub konwersja grup hydroksylowych jednostki elementarnej w inne grupy funkcyjne (utlenianie, podstawienie nukleofilowe przy użyciu niektórych eterów celulozy - azotanów, eterów z N -tolueno- i kwas metanosulfonowy);

2) kopolimeryzacja szczepiona lub oddziaływanie celulozy ze związkami wielofunkcyjnymi (przekształcenie celulozy odpowiednio w polimer rozgałęziony lub usieciowany).

Jedną z najczęstszych metod syntezy różnych pochodnych celulozy jest podstawienie nukleofilowe. Substancjami wyjściowymi w tym przypadku są etery celulozy z pewną dozą mocne kwasy(kwas toluenowy i metanosulfonowy, kwas azotowy i fenylofosforowy), a także halogenodeoksy pochodne celulozy. Stosując reakcję podstawienia nukleofilowego zsyntetyzowano pochodne celulozy, w których grupy hydroksylowe zastąpiono halogenami (chlor, fluor, jod), rodanem, nitrylem i innymi grupami; Zsyntetyzowano preparaty dezoksycelulozy zawierające związki heterocykliczne (pirydynę i piperydynę), etery celulozy z fenolami i naftolami, szereg estrów celulozy (z wyższymi kwasami karboksylowymi,α - aminokwasy , kwasy nienasycone). Wewnątrzcząsteczkowa reakcja podstawienia nukleofilowego (zmydlanie eterów celulozy tosylowej) prowadzi do powstania mieszanych polisacharydów zawierających 2, 3- i 3, 6-anhydrocykle.

Największy Praktyczne znaczenie do tworzenia materiałów celulozowych z wykorzystaniem nowych technologii cenne właściwości, ma syntezę kopolimerów szczepionych celulozy. Do najpowszechniejszych metod syntezy kopolimerów szczepionych celulozy zalicza się zastosowanie reakcji przeniesienia łańcucha na celulozę, kopolimeryzację radiacyjno-chemiczną oraz zastosowanie układów redoks, w których celuloza pełni rolę środka redukującego. W tym drugim przypadku do powstania makrorodnika może dojść na skutek utleniania zarówno grup hydroksylowych celulozy (utlenianie solami ceru), jak i tych specjalnie wprowadzonych do makrocząsteczki grupy funkcyjne- aldehydy, grupy aminowe (utlenianie solami wanadu, manganu) lub rozkład związku diazowego powstałego podczas diazowania aromatycznych grup aminowych wprowadzonych do celulozy. Syntezę kopolimerów szczepionych celulozy w niektórych przypadkach można przeprowadzić bez tworzenia homopolimeru, co zmniejsza zużycie monomeru. Kopolimery szczepione celulozy, otrzymywane w konwencjonalnych warunkach kopolimeryzacji, składają się z mieszaniny pierwotnej celulozy (lub jej eteru, który jest szczepiony) i kopolimeru szczepionego (40-60%). Stopień polimeryzacji szczepionych łańcuchów waha się w zależności od metody inicjacji i charakteru szczepionego składnika od 300 do 28 000.

Zmiana właściwości w wyniku kopolimeryzacji szczepionej jest zdeterminowana naturą szczepionego monomeru. Szczepienie styrenu, akryloamidu i akrylonitrylu zwiększa wytrzymałość na sucho włókna bawełnianego. Szczepienie polistyrenu, polimetakrylanu metylu i poliakrylanu butylu pozwala uzyskać materiały hydrofobowe. Szczepione kopolimery celulozy z polimerami o elastycznym łańcuchu (poliakrylan metylu) są termoplastyczne, jeśli zawartość szczepionego składnika jest odpowiednio duża. Szczepione kopolimery celulozy z polielektrolitami ( kwas poliakrylowy, polimetylowinylopirydyna) mogą być stosowane jako tkaniny, włókna, folie jonowymienne.

Jedną z wad włókien celulozowych jest niska elastyczność, a co za tym idzie słabe zachowanie kształtu wyrobów i zwiększone marszczenie. Eliminację tej wady można osiągnąć poprzez edukację wiązania międzycząsteczkowe podczas traktowania tkanin związkami wielofunkcyjnymi (dimetylolomocznik, dimetylocykloetylenomocznik, trimetylolomelamina, dimetylotriazon, różne diepoksydy, acetale), które reagują z grupami OH celulozy. Razem z edukacją wiązania chemiczne Pomiędzy makrocząsteczkami celulozy zachodzi polimeryzacja odczynnika sieciującego z utworzeniem polimerów liniowych i przestrzennych. Tkaniny wykonane z włókien celulozowych impregnuje się roztworem zawierającym odczynnik sieciujący i katalizator, wyciska, suszy w niskiej temperaturze i poddaje obróbce cieplnej w temperaturze 120-160° przez 3-5 minut. Podczas obróbki celulozy wielofunkcyjnymi odczynnikami sieciującymi proces zachodzi głównie w amorficznych obszarach włókna. Aby uzyskać ten sam efekt odporności na zagniecenia, zużycie odczynnika sieciującego przy przetwarzaniu włókien wiskozowych powinno być znacznie wyższe niż przy przetwarzaniu włókna bawełnianego, co najwyraźniej wynika z większej wysoki stopień krystaliczność tego ostatniego.

Czysta celuloza Lub błonnik(z łac. cellula - „komórka”) - są to substancje również bezpośrednio związane z cukrami. Ich cząsteczki są połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi ( słaba interakcja) i składają się z wielu (2000 do 3000) reszt B-glukozy. Celuloza jest głównym składnikiem każdego komórka roślinna. Występuje w drewnie i łupinach niektórych owoców (na przykład nasion słonecznika). W czysta forma celuloza- Jest to biały proszek, nierozpuszczalny w wodzie i nie tworzący pasty. Aby ocenić „dotyk” czysta celuloza możesz wziąć na przykład watę lub puch topoli białej.
To praktycznie to samo. Jeśli porównamy celulozę i skrobię, skrobia jest lepiej hydrolizowana. Hydrolizę celulozy przeprowadza się w środowisku kwaśnym i najpierw powstaje disacharyd celobioza, a następnie glukoza.
Celuloza ma szerokie zastosowanie w przemyśle, po oczyszczeniu powstaje znana każdemu z nas celuloza. celofan(polietylen i celofan różnią się od siebie w dotyku (celofan nie wydaje się „tłusty” i „szeleści” po odkształceniu), a także włókno sztuczne - wiskoza (z łac. viscosus - „lepki”).
Gdy dostaną się do organizmu, disacharydy (na przykład sacharoza, laktoza) i polisacharydy (skrobia) są hydrolizowane pod działaniem specjalnych enzymów, tworząc glukozę i fruktozę. Tę transformację można łatwo przeprowadzić w ustach. Jeśli długo żujesz bułkę tartą, to pod wpływem enzymu amylazy skrobia zawarta w chlebie ulega hydrolizie do glukozy. Tworzy to słodki smak w ustach.

Poniżej znajduje się schemat hydroliza celulozy

Odbiór papieru

Czysta celuloza

Jak myślisz, co jest wliczone w cenę skład papieru?! W rzeczywistości jest to materiał składający się z bardzo drobno splecionych włókien celuloza. Niektóre z tych włókien są połączone wiązanie wodorowe(wiązanie utworzone pomiędzy grupami to grupa OH – hydroksylowa). Sposób pozyskiwania papieru w II wieku p.n.e. znany był już w starożytnych Chinach. W tamtych czasach papier wytwarzano z bambusa lub bawełny. Później, w IX wieku naszej ery, tajemnica ta dotarła do Europy. Dla odbieranie papieru Już w średniowieczu używano tkanin lnianych lub bawełnianych.

Ale dopiero w XVIII wieku znaleźli najwygodniejszy sposób odbieranie papieru- zrobiony z drewna. A rodzaj papieru, którego używamy obecnie, zaczęto produkować dopiero w XIX wieku.

Głównym surowcem do odbieranie papieru Jest celuloza. Suche drewno zawiera około 40% tej celulozy. Pozostała część drzewa to różne polimery składające się z cukrów różne rodzaje w tym fruktoza, substancje złożone– alkohole fenolowe, różne garbniki, sole magnezu, sodu i potasu, olejki eteryczne.

Przygotowanie celulozy

Przygotowanie celulozy związane z mechaniczną obróbką drewna, a następnie przeprowadzaniem reakcji chemicznych z trocinami. Drzewa iglaste są mielone na drobne trociny. Trociny te umieszcza się we wrzącym roztworze zawierającym NaHSO 4 (wodorosiarczek sodu) i SO 2 (dwutlenek siarki). Gotowanie odbywa się w godz wysokie ciśnienie krwi(0,5 MPa) i przez długi czas (około 12 godzin). W takim przypadku w roztworze zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje substancja hemiceluloza i substancja lignina (lignina jest substancją będącą mieszaniną Aromatyczne węglowodory lub aromatyczna część drzewa), a także główny produkt reakcji - czysta celuloza, który wytrąca się w postaci osadu w pojemniku, w którym przeprowadzana jest reakcja chemiczna. Ponadto lignina z kolei reaguje z roztworem dwutlenku siarki, w wyniku czego powstaje alkohol etylowy, wanilina, różne garbniki i odżywcze drożdże.

Dalszy proces produkcja celulozy związane z mieleniem osadu za pomocą walców, w wyniku czego powstają cząstki celulozy o wielkości około 1 mm. A kiedy takie cząstki dostaną się do wody, natychmiast pęcznieją i tworzą się papier. Na tym etapie papier nie wygląda jeszcze jak sam i wygląda jak zawiesina włókien celulozowych w wodzie.

NA Następny etap papierowi nadawane są podstawowe właściwości: gęstość, barwa, wytrzymałość, porowatość, gładkość, dla których glina, tlenek tytanu, tlenek baru, kreda, talk i dodatkowe substancje, łączenie włókna celulozowe. Dalej włókna celulozowe traktowane specjalnym klejem na bazie żywicy i kalafonii. Składa się ona z żywicaty. Jeśli dodasz ałun potasowy do tego kleju, nastąpi reakcja chemiczna i powstanie osad żywicianów glinu. Substancja ta jest w stanie otoczyć włókna celulozowe, co zapewnia im odporność na wilgoć i wytrzymałość. Powstałą masę równomiernie nakładamy na poruszającą się siatkę, gdzie ją wykręcamy i suszymy. Tu już jest formacja sieć papieru. Aby papier był bardziej gładki i błyszczący, przepuszcza się go najpierw pomiędzy metalem, a następnie pomiędzy grubymi rolkami papieru (przeprowadza się kalandrowanie), po czym papier jest cięty na arkusze specjalnymi nożyczkami.

Jak myślisz, Dlaczego papier z czasem żółknie?!?

Okazuje się, że cząsteczek celulozy wyizolowanych z drewna jest bardzo dużo jednostki strukturalne typ C 6 H 10 O 5, które pod wpływem jonów atomów wodoru po pewnym czasie tracą między sobą wiązania, co prowadzi do przerwania całego łańcucha. W wyniku tego procesu papier staje się kruchy i traci swój pierwotny kolor. To wciąż się zdarza, jak mówią, zakwaszenie papieru . W celu odnowienia niszczejącego papieru stosuje się wodorowęglan wapnia Ca(HCO 3) 2), który pozwala na czasowe zmniejszenie kwasowości.

Istnieje inna, bardziej postępowa metoda związana z zastosowaniem substancji dietylocynkowej Zn(C 2 H 5) 2. Ale ta substancja może samozapalić się w powietrzu, a nawet w pobliżu wody!

Zastosowania celulozy

Oprócz tego, że celuloza jest wykorzystywana do produkcji papieru, wykorzystuje się ją również ze względu na jej bardzo przydatne właściwości. estryfikacja z różnymi nieorganicznymi i kwasy organiczne. W procesie takich reakcji powstają estry, które znalazły zastosowanie w przemyśle. Podczas samej reakcji chemicznej wiązania łączące fragmenty cząsteczki celulozy nie ulegają rozerwaniu, lecz powstaje nowy związek chemiczny z grupą estrową –COOR-. Jednym z ważnych produktów reakcji jest octan celulozy, który powstaje podczas interakcji kwas octowy(lub jego pochodne, np. aldehyd octowy) i celulozę. Ten związek chemiczny jest szeroko stosowany do wytwarzania włókien syntetycznych, takich jak włókno octanowe.

Kolejny przydatny produkt - triazotan celulozy. Powstaje kiedy nitrowanie celulozy mieszanina kwasów: stężonego siarkowego i azotowego. Trójazotan celulozy jest szeroko stosowany do produkcji bezdymnego prochu strzelniczego (piroksyliny). Jest również diazotan celulozy, który jest używany do produkcji niektórych rodzajów tworzyw sztucznych i

Celuloza (francuska celuloza, z łac. cellula, dosłownie - mały pokój, komórka, tutaj - komórka)

błonnik, jeden z najczęstszych naturalne polimery(polisacharyd (patrz Polisacharydy)); główny składnik ścian komórkowych roślin, od którego zależy wytrzymałość mechaniczna i elastyczność tkanek roślinnych. Zatem zawartość barwnika we włosach nasion bawełny wynosi 97-98%, w łodygach roślin łykowych (len, ramia, juta) 75-90%, w drewnie 40-50%, trzcinie, zbożach, słonecznikach 30- 40%. Występuje także w organizmie niektórych niższych bezkręgowców.

W ciele C. służy głównie materiał budowlany i prawie nie bierze udziału w metabolizmie. C. nie jest rozkładany przez enzymy występujące zwykle w przewodzie pokarmowym ssaków (amylaza, maltaza); Pod wpływem enzymu celulazy, wydzielanego przez mikroflorę jelitową zwierząt roślinożernych, celuloza rozkłada się na D-glukozę. C. biosynteza zachodzi przy udziale aktywowanej formy D-glukozy.

Struktura i właściwości celulozy. C. - biały materiał włóknisty, gęstość 1,52-1,54 g/cm 3 (20°C). C. jest rozpuszczalna w tzw. roztwór miedziowo-amoniowy [roztwór wodorotlenku aminowo-miedziowego(II) w 25% wodnym roztworze amoniaku], wodne roztwory czwartorzędowych zasad amoniowych, wodne roztwory złożonych związków wodorotlenków metali wielowartościowych (Ni, Co) z amoniakiem lub etylenodiaminą, zasadowy roztwór kompleksu żelaza (III) z winianem sodu, roztwory dwutlenku azotu w dimetyloformamidzie, stężone kwasy fosforowy i siarkowy (rozpuszczeniu w kwasach towarzyszy zniszczenie C.).

Makrocząsteczki glukozy zbudowane są z elementarnych jednostek D-glukozy (patrz Glukoza), połączonych wiązaniami 1,4-β-glikozydowymi w liniowe nierozgałęzione łańcuchy:

C. są zwykle klasyfikowane jako polimery krystaliczne. Charakteryzuje się zjawiskiem polimorfizmu, czyli obecnością szeregu modyfikacji strukturalnych (krystalicznych), różniących się parametrami sieci krystalicznej i trochę fizycznych i właściwości chemiczne; główne modyfikacje to C. I (naturalny C.) i C. II (uwodniona celuloza).

C. ma złożoną strukturę supramolekularną. Jego podstawowym elementem jest mikrofibryla, złożona z kilkuset makrocząsteczek i mająca kształt spirali (grubość 35-100 Å, długość 500-600 Å i więcej). Mikrofibryle łączą się w większe formacje (300-1500 Å), różnie zorientowane w różnych warstwach ściany komórkowej. Włókna są „cementowane” poprzez tzw. macierz składająca się z innych materiały polimerowe charakter węglowodanowy (hemiceluloza, pektyna) i białkowy (ektensyna).

Wiązania glikozydowe pomiędzy jednostkami elementarnymi makrocząsteczki C. łatwo ulegają hydrolizie pod działaniem kwasów, co jest przyczyną zniszczenia C. w środowisko wodne w obecności katalizatorów kwasowych. Produktem całkowitej hydrolizy C. jest glukoza; reakcja ta leży u podstaw przemysłowej metody produkcji alkohol etylowy z surowców zawierających celulozę (patrz Hydroliza materiałów roślinnych). Częściowa hydroliza cytrusów zachodzi np. podczas ich izolacji z surowców roślinnych i podczas obróbki chemicznej. Przez niecałkowitą hydrolizę C., prowadzoną w taki sposób, że zniszczenie następuje jedynie w słabo uporządkowanych obszarach struktury, tzw. „proszek” mikrokrystaliczny C. - śnieżnobiały, sypki proszek.

W przypadku braku tlenu C. jest stabilny do 120-150°C; Wraz z dalszym wzrostem temperatury naturalne włókna celulozowe ulegają zniszczeniu, a hydraty celulozy ulegają odwodnieniu. Powyżej 300°C następuje grafityzacja (karbonizacja) włókna – proces stosowany przy produkcji włókien węglowych (patrz Włókna węglowe).

Ze względu na obecność grup hydroksylowych w elementarnych jednostkach makrocząsteczki C. łatwo ulega estryfikacji i alkilowaniu; reakcje te są szeroko stosowane w przemyśle do produkcji eterów i estrów celulozy (patrz estry celulozy ). C. reaguje z zasadami; interakcja ze stężonymi roztworami sody kaustycznej, prowadząca do powstania alkalicznego C. (merceryzacja C.), jest etapem pośrednim w produkcji estrów C. Większość utleniaczy powoduje masowe utlenianie grup hydroksylowych C. do aldehydu , grupy keto- lub karboksylowe i tylko część utleniaczy (na przykład kwas nadjodowy i jego sole) - selektywne (tj. utleniają grupy OH przy określonych atomach węgla). C. ulega zniszczeniu oksydacyjnemu podczas produkcji wiskozy (patrz Wiskoza) (etap wstępnego dojrzewania C. zasadowego); utlenianie zachodzi również podczas wybielania.

Zastosowanie celulozy. Papier produkowany jest z węgla (zobacz papier) , tektura, różne włókna sztuczne - uwodniona celuloza (włókna wiskozowe, włókno miedziowo-amoniakalne (patrz włókna miedziowo-amoniakalne)) i eter celulozy (octan i trioctan - patrz włókna octanowe) , folie (celofan), tworzywa sztuczne i lakiery (patrz: Etrole, Folie z uwodnionej celulozy, Lakiery na bazie eteru celulozowego). Włókna naturalne z bawełny (bawełna, łyko), a także sztuczne, są szeroko stosowane w przemyśle tekstylnym. pochodne C. (głównie etery) stosowane są jako zagęszczacze do farb drukarskich, preparaty do zaklejania i klejenia, stabilizatory zawiesiny przy produkcji proszków bezdymnych itp. C. mikrokrystaliczny stosowany jest jako wypełniacz w produkcji leki jako sorbent w chromatografii analitycznej i preparatywnej.

Oświetlony.: Nikitin N.I., Chemia drewna i celulozy, M. - L., 1962; Krótki Encyklopedia chemiczna, t. 5, M., 1967, s. 2. 788-95; Rogovin Z. A., Cellulose Chemistry, M., 1972; Celuloza i jej pochodne, przeł. z języka angielskiego, t. 1-2, M., 1974; Kretovich V.L., Podstawy biochemii roślin, wyd. 5, M., 1971.

L. S. Galbreikh, N. D. Gabrielyan.


Duży Encyklopedia radziecka. - M .: Encyklopedia radziecka. 1969-1978 .

Synonimy:

Zobacz, co oznacza „celuloza” w innych słownikach:

    Celuloza… Wikipedia

    1) inaczej włókno; 2) rodzaj papieru pergaminowego wykonanego z mieszanki drewna, gliny i bawełny. Kompletny słownik obcojęzyczne słowa, które weszły do ​​użytku w języku rosyjskim. Popov M., 1907. CELULOZA 1) włókno; 2) papier wykonany z drewna z domieszką... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

    Gossypin, celuloza, błonnik Słownik rosyjskich synonimów. rzeczownik celulozowy, liczba synonimów: 12 alkaliceluloza (1) ... Słownik synonimów

    - (C6H10O5), węglowodan z grupy POLISACHARYDÓW, będący składnikiem strukturalnym ścian komórkowych roślin i alg. Składa się z równoległych, nierozgałęzionych łańcuchów glukozy połączonych krzyżowo, tworząc stabilną strukturę.… … Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

    Błonnik, główny polisacharyd wspierający ściany komórkowe roślin i niektórych bezkręgowców (ascidians); jeden z najpowszechniejszych polimerów naturalnych. Z 30 miliardów ton węgla, które Wyższe rośliny rocznie przekształcane na organiczne. połączenia, ok... Biologiczny słownik encyklopedyczny

    celuloza- tak, w. celuloza f., niemiecki Zelluloza łac. komórka komórkowa.1. Tak samo jak włókno. BAS 1. 2. Substancja otrzymywana z drewna i łodyg niektórych roślin poddanych obróbce chemicznej; wykorzystywane do produkcji papieru, sztucznego jedwabiu, a także... ... Historyczny słownik galicyzmów języka rosyjskiego

    - (francuska celuloza z łac. cellula, dosł. pokój, tutaj komórka) (błonnik), polisacharyd utworzony z reszt glukozy; główny składnik ścian komórkowych roślin, od którego zależy wytrzymałość mechaniczna i elastyczność roślin... ... Duży słownik encyklopedyczny

    - (lub celuloza), celuloza, np. nie, kobieta (od łacińskiego cellula cell). 1. Taka sama jak włókno w 1 wartości. (nerw.). 2. Substancja otrzymywana z poddanego obróbce chemicznej drewna i łodyg niektórych roślin, stosowana do produkcji papieru, sztucznych... Słownik Uszakowa

    CELULOZA, s, żeńska. Taki sam jak włókno (1 wartość). | przym. celuloza, och, och. Słownik objaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992… Słownik wyjaśniający Ożegowa

    Celuloza. Zobacz włókno. (