Самым распространенным полимером углевода глюкозы является целлюлоза. На этом уроке вы сможете познакомиться с ней подробнее. Узнаете о её физических и химических свойствах. Также изучите получение искусственных полимеров, например ацетатного шёлка, нитроваты, бездымного пороха.
I. Физические свойства
Это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение. Растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.
II. Нахождение в природе
Целлюлоза была обнаружена и описана французским химиком Ансельмом Пайеном в 1838 году.
Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-55%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%). Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.
Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.
III. Строение
IV. Получение
Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:
Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.
Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:
V. Применение
VI. Производные целлюлозы
К важнейшим производным целлюлозы относятся:
VII. Химические свойства
1. Гидролиз
Гидролиз протекает ступенчато:
крахмал декстрины мальтоза глюкоза
2. Реакции этерификации
Целлюлоза – многоатомный спирт, на элементную ячейку полимера приходятся три гидроксильных группы. В связи с этим, для целлюлозы характерны реакции этерификации (образование сложных эфиров). Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом. Целлюлоза не дает реакции «серебряного зеркала».
2. Взаимодействие с уксусной кислотой:
При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза.
VII. Ацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)
Впервые на мировом рынке появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.
Получение относительно безвредное, отличается простотой технологического процесса и доступностью вспомогательных материалов.
Получение. Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы, обработанные уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата. (“уксус” по латыни “ацетум”, от этого произошло и название “ацетатное”)
Для получения вторичного ацетата первичный ацетат омыливают – добавляют определенное количество воды; полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта, продавливают через фильеры, и при помощи теплого воздуха испаряют смесь,от чего нити затвердевают. Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно. В сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.
Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы, нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань.
Применение. В настоящее время выпуск ацетатных волокон и нитей резко сократился из-за малой потребительской востребованности.
В 60-десятые годы ХХ века использовали ткани для женских платьев, блузок,. летних костюмов
Триацетатное волокно
Получают из первичного ацетата путем воздействия на него химического состава.
Формование волокна происходит так же, как ацетатного, но при низких температурах, что ведет к некоторым различиям в их свойствах: отличается низкой гигроскопичностью, белее высокой температурой плавления и глажения, его можно отбеливать и проще окрашивать, не нуждается в глажении, хорошо держит складки плиссе и гофре даже после стирки, что улучшает процесс эксплуатации; сильно осыпается.
Применение: Изготавливают ткани для галстуков (из-за низкой прочности).тюля, покрывал на кровати, кружев, юбок гофре и плиссе, сорочек
Триацетилцеллюлоза (или ацетилцеллюлоза) является ценным продуктом для изготовления негорючей кинопленки и ацетатного шелка. Для этого ацетилцеллюлозу растворяют в смеси дихлорметана и этанола и этот раствор продавливают через фильеры в поток теплого воздуха.
А сама фильера схематично выглядит так:
Растворитель испаряется и струйки раствора превращаются в тончайшие нити ацетатного шелка.
Говоря о применении целлюлозы, нельзя не сказать о том, что большое количество целлюлозы расходуется для изготовления различной бумаги. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, проклеенный и спрессованный на специальной бумагоделательной машине.
Вискоза, модал, бамбук. В составе ткани – древесина
Есть такие виды тканей, состав которых вызывает у потребителя вопрос – натуральные они или искусственные, а если искусственные, то получается, что это синтетика? К подобным тканям относится вискоза и её разновидности.
Вискозу принято классифицировать как искусственную ткань (не синтетическую), произведенную из натурального сырья при помощи сложного химического процесса. В Европе и США вискозные ткани позиционируются как полусинтетические, т.е. полученные из природного источника путем химического синтеза.
Вискозное волокно появилось в числе первых искусственных волокон. Исходным сырьём для производства вискозы является древесная целлюлоза, которую соответственно получают из древесины.
Из вискозы можно делать неволокнистые изделия (целлюлозную плёнку, целлофан) и прядильное вискозное волокно. Процесс производства прядильного волокна был разработан еще в конце ХIХ века.
Несмотря на то, что в процессе производства вискозного волокна задействованы довольно агрессивные химические вещества, ткань, которая получается из них, обладает уникальными свойствами – она пластична и очень приятна на ощупь, гигроскопична, т.е. отлично впитывает влагу, не электризуется, хорошо пропускает воздух, являясь «дышащей», не вызывает аллергических реакций при соприкосновении с кожей. Вискоза прекрасно окрашивается красителями для натуральных тканей.
Вискоза – это материал, способный имитировать любую натуральную ткань – лен, хлопок, шелк, шерсть. Блеск изделий из вискозного волокна сопоставим с шелковым, за что вискозные ткани и называют «искусственным шелком».
Из вискозного полотна шьют самую разнообразную одежду.
К недостаткам вискозы относится лёгкая сминаемость, что устраняется посредствам модификации ткани. Правда чем больше вискозная ткань мнется, тем меньше она подвергалась дополнительной химической обработке.
Вискоза – довольно нежный материал, она требует бережного ухода, ей подходит ручная или деликатная машинная стирка с щадящими моющими средствами. Гладить вискозные изделия лучше через влажную ткань, а если без ткани, то используя режим «шелк».
Район – это то же самое, что и вискоза. В современной промышленности некоторые модифицированные вискозные ткани стали выделять, называя их районом, такие ткани отличаются от обычной вискозы большей прочностью, износостойкостью и упругостью.
Ацетат или ацетатный шелк – это тоже вискозное волокно. Для его производства используется не целлюлоза в чистом виде, а ее отходы — ацетил-целлюлоз. Ацетат – это тонкий материал, с легким блеском, внешне напоминающий шелк.
Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерсти при изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон в составе ткани позволяет снижать сминаемость изделий.
Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон.
Производство ацетатного шелка было налажено в 1913 году, до середины 1950-х годов оно бурно развивалось, благодаря простоте производства и дешевизне исходного сырья. В дальнейшем развитие выработки ацетатов замедлилось, т.к. стали появляться новые типы искусственных волокон.
Аристократкой среди различных разновидностей вискозы является ткань под названием купро (или купра), свойства которой близки к натуральному шелку. Технология её получения является довольно дорогой и вредной. Купро производится из целлюлозы, растворенной в медно-аммиачном растворе. Часто в ткань купро, предназначенную для легких платьев и блузок, добавляется хлопок. На Западе эта ткань известна под торговым наименованием Bemberg. Производство ткани купро принадлежит немецкой компании JP Bemberg, основанной семьей Бемберг в конце XVIII века. Производитель вискозы Иоганн Генрих Бемберг с 1897 года начал делать текстильное волокно с использованием медно-аммиачного раствора. С 1916 года было налажено серийное производство подобного волокна.
Ткань купро приближена к шелку, она считается самой качественной и самой дорогой разновидностью вискозы. В 1924 – 1928 годах лицензию на технологию Bemberg получили Италия, Франция, Великобритания, США и Япония. Из-за вредности и дороговизны производства американские и европейские производители прекратили производство купро, одни разорились, другие получила запрет от властей. В настоящее время производством волокон для выработки купро занимается только японская корпорация Asahi Kasei. Из-за того, что ткань купро мало где производят, а там, где такое производство существует, действуют жесткие требования к очистным сооружениям, а также ограничения на выпуск, цены на изделия из купро довольно высоки.
Купро обладает гигиеническими свойствами натурального хлопка, легкостью, приятным мягким блеском, хорошо окрашивается в любой цвет, как и натуральный шелк, имеет благородный внешний вид.
Модал – это вискозное волокно нового поколения, появившееся сравнительно недавно. Для модала в качестве источника целлюлозы обычно используется буковая или эвкалиптовая древесина. Модал, благодаря особой технологии производства, обладает всеми свойствами хлопка, но в улучшенном варианте. Волокна модала очень тонкие, легкие и прочные.
На ощупь модал чрезвычайно мягкий и нежный материал, экологичный, внешне напоминает шелк с матовым блеском, намного гигроскопичнее хлопчатобумажной ткани, обладает охлаждающим эффектом. Модал, в составе которого есть хлопковые волокна, применяется для пошива одежды и постельного белья, производства полотенец. Из модала делают нижнее бельё, домашнюю и спортивную одежду, чулочно-носочные изделия, а также блузки, платья и юбки.
Сиблон — вискозное высокомодульное волокно (ВВМ), усовершенствованная вискоза. Сиблон был изобретён в 1970-е годы. Вырабатывается из целлюлозы, получаемой из древесины хвойных пород. Сиблон прочнее вискозы, более гигроскопичен, ткани из сиблона меньше садятся и мнутся, легко окрашиваются, обладают высокими гигиеническими качествами. Сиблон относительно дешев в производстве, вследствие этого он широко используется для производства текстильных тканей широкого потребления.
Поливискоза – ткань, в составе которой есть волокна полиэстера, придающие вискозе повышенную прочность и низкую сминаемость. Из поливискозы изготавливается самая разнообразная одежда. Поливискоза не обладает высокой воздухопроницаемостью и гигроскопичностью, она в меньшей степени приближена к свойствам натуральных тканей.
Бамбук или бамбуковый текстиль производится из бамбуковой целлюлозы. Бамбук, как и все вискозные ткани, называют искусственным шелком. Бамбуковая нить может быть смешана с другими текстильными волокнами, такими как, например, пенька или даже спандекс. Из-за низкого использования химических веществ в процессе производства бамбуковой целлюлозы, вискоза, изготавливаемая из бамбука имеет экологическое преимущество по сравнению с производством другой древесно-волокнистой массы.
Многие производители позиционируют бамбуковую ткань как обладающую антибактерицидными и антимикробными свойствами. Федеральная торговая комиссия (FTC) утверждает, что данные заявления не что иное, как рекламный ход. Готовая бамбуковая ткань сохраняет лишь очень небольшую часть антибактериальных свойств бамбуковой целлюлозы.
Бамбуковая ткань экологична, приятна на ощупь, мало мнется, не электризуется, обладает повышенной гигроскопичностью, гипоаллергенна, долго сохраняет свой внешний вид.
Лиоцелл тоже делается из древесной целлюлозы. Его производство более дорогое, чем производство вискозы. Выработка лиоцелла наносит меньше вреда окружающей среде, чем выработка вискозы.
Лиоцелл (тенсел) очень прочен, мало мнется, экологичен, обладает высокой гигроскопичностью, и воздухопроницаемостю. Мягкая, тонкая и шелковистая ткань, с бархатистой поверхностью приятна на ощупь, считается гипоаллергенной.
Целлюлозные волокна Что такое целлюлозные волокна? Химическая обработка коротких хлопковых волокон, хлопкового пуха или древесной массы дает такие волокна, как вискоза, ацетат и триацетат. Другие материалы, модифицированные для производства волокон, включают белок, стекло, металлы и резину.
Целлюлоза или целлюлозные волокна представляют собой волокна, состоящие из целлюлозы, крахмалоподобного углевода. Они создаются путем растворения природных материалов, таких как целлюлоза или древесная масса, которые затем регенерируются путем экструзии и осаждения.
Волокна целлюлозы можно использовать для создания широкого спектра тканей, от плотного денима или вельвета до легкого муслина или органзы. Примеры целлюлозных волокон включают коноплю, лен, хлопок, рами и сизаль.
Целлюлоза с точки зрения химии
Полисахариды – это углеводные полимеры, состоящие из десятков, сотен и нескольких тысяч моносахаридных единиц. Все обычные полисахариды содержат глюкозу в качестве моносахаридной единицы. Полисахариды синтезируются растениями, животными и людьми для хранения в пищу, структурной поддержки или метаболизма для получения энергии.
Основным компонентом жестких клеточных стенок растений является целлюлоза. Целлюлоза представляет собой линейный полисахаридный полимер с множеством моносахаридных единиц глюкозы. Ацетальная связь бета, что отличает ее от крахмала. Это своеобразное различие в ацетальных связях приводит к значительному различию в перевариваемости у людей. Люди не могут переваривать целлюлозу, потому что отсутствуют соответствующие ферменты для разрушения бета-ацетальных связей. Неперевариваемая целлюлоза – это волокно, которое способствует нормальной работе кишечного тракта.
У таких животных, как коровы, лошади, овцы, козы и термиты, есть симбиотические бактерии в кишечном тракте. Эти симбиотические бактерии обладают необходимыми ферментами для переваривания целлюлозы в желудочно-кишечном тракте. В них есть ферменты, необходимые для расщепления или гидролиза целлюлозы; у животных, даже у термитов, нет нужных ферментов. Ни одно позвоночное животное не может напрямую переваривать целлюлозу.
Что такое целлюлозная изоляция? Из чего он сделан и как работает?
Вам нужна изоляция в вашем доме, и вы ищете дополнительную информацию о более традиционном материале, таком как целлюлоза?
Целлюлозный утеплитель – это старейшая форма домашней изоляции, которая до сих пор используется в домах. Это может быть как насыпная, так и вдувная изоляция, которую можно использовать как в новых, так и в существующих домах. Целлюлоза – это волокнистая изоляция, используемая в существующих огражденных стенах, открытых новых стенах и недостроенных чердачных этажах.
Несколько компаний производят утеплитель из целлюлозы, в основном из переработанной газетной бумаги.
Эти маленькие частицы образуют изоляционный материал, который подходит для большинства помещений, не нарушая структуру или отделку.
Целлюлоза – одна из первых утеплителей, но она не стала популярной до 1950-х годов, когда в материал добавили антипирен.
Из чего сделана целлюлозная изоляция? Современная целлюлозная изоляция изготавливается либо из переработанной бумаги на 75–85 процентов, либо из переработанного денима.
Он сильно обрабатывается – около 15 процентов по объему – борной кислотой, бурой или сульфатом аммония. Хотя известно, что эти химические вещества не опасны для людей, они могут быть эффективными антипиренами и помочь уменьшить количество вредителей.
В целлюлозу, наносимую влажным способом, в процессе укладки добавляется вода.
Как работает целлюлозная изоляция Целлюлозный утеплитель можно использовать как в существующих домах, так и в новостройках.
Плотная целлюлоза сегодня чаще используется для добавления дополнительной изоляции. Плотная заделка стеновых полостей добавляет теплоизоляцию, обеспечивая при этом некоторый уровень звукоизоляции.
В процессе нанесения к целлюлозе для влажного распыления добавляется вода. По данным блога энергоаудита, этот материал обладает такими же тепловыми и звукоизоляционными свойствами, что и плотная упаковка. Целлюлозу для влажного распыления почти всегда устанавливают в новостройках до укладки гипсокартона.
Что такое R-Value целлюлозной изоляции? R-Value – это способность изоляционного материала сопротивляться тепловому потоку.
Необходимое количество целлюлозы в дюймах будет варьироваться в зависимости от климатической зоны, в которой вы живете.
Снижение количества изоляции до определенного количества не говорит обо всем, поскольку тепло входит и выходит через излучение и конвекцию. Потери тепла за счет конвекции или воздушного потока могут составлять почти 40 процентов общих потерь энергии в доме. Это проблема, если вы используете R-Value только для выбора изоляции.
Целлюлозная изоляция за и против
Все изоляционные материалы имеют как положительные, так и отрицательные стороны.
Давайте погрузимся в плюсы и минусы целлюлозного утеплителя.
Плюсы изоляции целлюлозы
Минусы изоляции целлюлозы
Процесс установки целлюлозной изоляции Утеплитель из целлюлозы можно установить одним из двух способов.
Может быть надувным – насыпным или плотно упакованным. Его также можно наносить распылением с добавлением влаги.
Изоляция, полученная методом сухого выдувания, может быть установлена с помощью машины для выдувания целлюлозы в изолируемую область.
В существующих домах установщики снимут полосу наружной обшивки по пояс. Затем они просверливают ряд трехдюймовых отверстий – по одному в каждую полость для стойки. Затем вставляется специальная заправочная трубка и вдувается изоляция, заполняющая полость. По окончании монтажа отверстия заделываются заглушкой, а сайдинг заменяется.
При влажном распылении целлюлозы небольшое количество влаги добавляется к наконечнику распылительной форсунки, добавляя натуральный крахмал в материал, заставляя его прилипать к полости.
Как целлюлозная изоляция влияет на стоимость энергии? На отопление и охлаждение дома приходится от 50 до 70 процентов энергии, используемой в среднем американском доме.
Традиционные формы изоляции – например, целлюлоза – устойчивы к теплопередаче, но плохо защищают от воздушного потока. Это поспособствует возникновению дискомфорта в доме, а также потере энергии.
Этот поток воздуха в дом и из дома также заставит вашу печь и кондиционер постоянно работать, поскольку эти механические устройства пытаются поддерживать постоянную температуру.
Целлюлоза (от лат. cellula — «клетка») – клетчатка, являющаяся основным строительным материалом в растительном мире. Она содержится в тканях деревьев и растений, получают ее, в основном, из хлопка и из древесины. Самая чистая целлюлоза получается из семян хлопчатника.
Процесс получения целлюлозы
От хлопкового семени отделяют длинные волокна, из которых затем изготавливают хлопчатобумажные ткани. Оставшиеся короткие волокна – хлопковый пух, нагревают, промывают, отбеливают, высушивают и получают 99% чистую целлюлозу.
Из древесины хвойных деревьев изготавливают 97% целлюлозу. Ее варят, добавляют диоксид серы и бисульфит кальция, промывают, отбеливают и получается рыхлая бумага. Из нее делают вискозное волокно и целлофан.
Для чего нужна целлюлоза?
Целлюлоза используется во многих отраслях промышленности. Из хлопка шьют одежду. Получают взрывчатое вещество пироксилин путем проведения химической реакции с азотной и серной кислотой. Целлюлозу также используют в питании – она присутствует в сельдерее, салатах, отрубях. Из целлюлозы изготавливают бумагу. Кроме того, из целлюлозы делают добавку к лакам, пластические материалы.
Целлюлозное волокно имеет универсальные свойства и его используют в качестве наполнителя, загустителя, стабилизатора, как абразивный материал, абсорбер.
Вторичное целлюлозное волокно
Целлюлозные волокна подразделяются на первичные и вторичные. Первичные целлюлозные волокна получают из древесины. Из них производят различные сорта бумаги, картона. Использованную бумагу применяют в качестве сырья для производства вторичного целлюлозного волокна (макулатурного). Его получают путем сухого роспуска различных сортов макулатуры. Вторичные целлюлозные волокна имеют такие же свойства, как и первичные. Они не растворяются в воде, щелочах и кислотах. Хорошо впитывают и удерживают влагу, устойчивы к высоким температурам до 220°C, не токсичны.
Макулатурные волокна можно использовать в качестве водоудерживающей добавки, загустителя, абсорбента и наполнителя во многих отраслях и производствах:
• В дорожном строительстве для производства стабилизирующей добавки для щебеночно-мастичного асфальтобетонного покрытия • В изготовлении строительных смесей целлюлозное волокно используется в качестве дисперсноармирующей добавки • Для изготовления фрикционных накладок в автомобилестроении • Для производства туалетной бумаги, картона, бумажной посуды, тары и упаковки, бугорчатых прокладок для яиц • Из макулатурного волокна изготавливают целлюлозный утеплитель – эковата • Получаемый из вторичного волокна сорбент нефтепродуктов превышает в несколько раз возможности других сорбентов, к тому же он безвреден для окружающей среды • Для изготовления целлюлозной мульчи для гидропосева – экологически чистого укрывного материала для почвы и растений.
Самым распространенным полимером углевода глюкозы является целлюлоза. На этом уроке вы сможете познакомиться с ней подробнее. Узнаете о её физических и химических свойствах. Также изучите получение искусственных полимеров, например ацетатного шёлка, нитроваты, бездымного пороха.
