Вискозные волокна (от латинского viscosus — клейкий, вязкий), искусственные волокна, формуемые из вискозы — концентрированного раствора натриевой соли ксантогената целлюлозы в разбавленном растворе гидроксида натрия.
Получение вискозы. Исходное сырье для ее производства — древесная целлюлоза, содержащая 95-99% высокомолекулярных волокнообразующей фракции со степенью полимеризации 800-1100. Основные стадии процесса: получение щелочной целлюлозы, синтез ксантогената, его растворение, подготовка вискозы к формованию.
Первая стадия процесса включает:
1) обработку целлюлозы 18-20%-ным водным раствором гидроксида натрия (мерсеризация) в течение 5-15 мин при 45-60 °С и жидкостном модуле (отношение объема раствора гидроксида натрия к массе целлюлозы) в пределах 14-40; в результате мерсеризации создаются условия, при которых получают растворимый ксантогенат;
2) удаление из образовавшейся суспензии (пульпы) избытка раствора гидроксида натрия на отжимном прессе; при этом получают продукт, содержащий 30-32% целлюлозы и 16-17,5% гидроксида натрия; 3) измельчение щелочной целлюлозы; 4) окислительная деструкция (предсозревание) щелочной целлюлозы под действием О2 воздуха до степени полимеризации 400-600. Производительность установок 25-50 тонн/сутки. Ксантогенат образуется из щелочной целлюлозы в результате реакции:
(х = 0,45-0,65). Количество сероуглерода CS2 составляет 28-50% от массы целлюлозы; до 30% сероуглерода расходуется на побочные процессы, которые может быть выражены суммарным уравнением:
При взаимодействие тиоуглекислого натрия Na2CS3 с гидроксидом натрия и кислородом воздуха образуется сложная смесь сернистых соединений натрия (сульфид, полисульфид, сульфит, тиосульфат и другие).
Из-за токсичности и взрывоопасности сероуглерода, процесс осуществляют в герметичных аппаратах (ксантогенаторах) емкостью около 30 м 3 при разрежении и в среде азота. Продолжительность реакции 60-90 мин, ее начальная температура 22-26°С, конечная — 28-35°С.
Технический ксантогенат целлюлозы — комкообразная оранжевая масса. Для его растворения в ксантогенатор добавляют разбавленный раствор щелочи, образующуюся пульпу пропускают через диспергирующие устройства и выгружают в аппарат с вертикальной мешалкой (так называемой растворитель). Продолжительность растворения (обычно 2-2,5 часа при 12-20°С) и качество вискозы зависят от степени измельчения частиц ксантогената (их размер не должен превышать 3 мм).
Получаемая в результате растворения ксантогената вискоза — оранжевая прозрачная жидкость с вязкостью 4-30 Па*с. Ее состав (% по массе): целлюлоза — 6-10, гидроксид натрия — 5-7, сернистые соединения — 3,5-4, вода — 80-85. Вискоза содержит, кроме того, 0,01-0,02% дисперсных примесей, попадающих в раствор из сырья, а также диспергированный и растворенный воздух (соответственно 10-15 и 0,8-1,0% по объему). Воздух удаляют до его остаточного содержания 0,15-0,3%, примеси отфильтровывают.
Условия формования и свойства вискозных волокон
При подготовке вискозы к формованию происходят изменения ее химический состава (созревание): в макромолекуле целлюлозы более равномерно распределяются ксантогенатные группы (это обусловливает снижение вязкости вискозы на 10-15%), уменьшаются степень замещения целлюлозы и количество свободных гидроксида натрия и сероуглерода, увеличивается содержание побочных сернистых соединений, снижается устойчивость к коагуляции и др.
Формование волокон. Вискозные волокна формуют по мокрому способу через фильеры с диаметром отверстий 40-100 мкм. Осадительная ванна — водный раствор, содержащий серную кислоту, сульфат цинка и сульфат натрия (см. таблицу). При формовании штапельного волокна число отверстий в фильере составляет 10000-120000, текстильных и технических нитей — соответственно 12-100 и 720-2200. Струи, выходящие из фильеры, осаждаются (коагулируют) вследствие нейтрализации щелочи, образования цинк — ксантогенатных связей и десольватирующего действия электролитов, особенно сульфат натрия. Введение в вискозу и (или) в осадительную ванну модификаторов, например полиэтиленоксида, способствует получению волокон однородной структуры (в поперечном срезе волокон, полученных без модификатора, может быть выделены оболочка и ядро). Свежесформованные вискозные волокна представляют собой гель гидратцеллюлозы, содержащий до 80% воды.
Штапельное волокно формуют на агрегатах непрерывного действия производительностью 25-60 тонн/сутки. Жгуты нитей, выходящие из осадительной ванны, принимают на прядильные диски, откуда их собирают в общий жгут, имеющий форму ленты. Жгут, пропущенный через водную пластификационную ванну с температурой 95 °С, содержащую 1-2% серной кислоты и до 1,5% сульфата цинка, принимают на вытяжные вальцы. При этом окончательно разлагается ксантогенат (так называемой довосстановление целлюлозы), отгоняется сероуглерод, происходят ориентационная вытяжка и термофиксация волокна. Заключительные операции: резка жгутов на отрезки (штапельки) длиной 36-80 мм, обработка волокон острым паром, промывка водой, удаление серы действием разбавленным раствором гидроксида натрия, отбеливание при помощи гипохлорита натрия или пероксида водорода, авиважная обработка, рыхление, сушка, упаковка.
Текстильные нити получают на машинах периодической действия. Нить, сформованную и вытянутую между прядильными дисками, принимают на центрифугу, вращающуюся с частотой 8000 с -1 . В корзине (кружке) центрифуги образуется «кулич» массой 0,8-1,2 кг. «Куличи» собирают в пакеты, промывают, отделывают, сушат и перематывают на бобины массой 2-3 кг, которые направляют потребителю.
Технические нити, не требующие полного цикла отделки, изготовляют обычно на вертикальных или горизонтальных машинах непрерывного действия. При использовании машин первого типа довосстановление, промывку, авиважную обработку и сушку осуществляют на парных вращающихся роликах с непараллельным расположением осей, что обусловливает спиральное движение нити. В случае применения горизонтальных машин нити обрабатывают в 3-5 последовательно установленных желобах и сушат на барабанах.
Свойства волокон. Вискозные волокна гигроскопичны, устойчивы к большинству органическое растворителей, растворим в диметилсульфоксиде (ДМСО) в присутствии формальдегида, в диметилформамиде (ДМФА) — в присутствии N2O4, в четвертичных аммониевых основаниях и др. Они разрушаются в концентрированных минеральных кислотах, растворах щелочей, окислителях, под воздействием аэробных и анаэробных бактерий, грибков, термитов, но не подвержены действию моли. При нагревании (180-200 °С) и действии УФ-лучей вискозные волокна деструктируются, при 180°С легко загораются. Окрашивают вискозные волокна обычно в массе (кубозолями, органическое пигментами и др.; см. Крашение волокон).
Недостатки вискозных волокон, ограничивающие применение штапельного волокна в смеси с хлопком: сравнительно низкая прочность, значительная ее потеря в мокром состоянии (до 55%), большая усадка тканей (до 16%). Этих недостатков лишены штапельные вискозные волокна хлопкоподобного типа — высокомодульное и полинозное.
Высокомодульное волокно (сиблон, аврал, винцел, ленцинг-333) по прочности превосходит обычное штапельное в 1,6 раза, в мокром состоянии — в 2 раза (по модулю упругости — в 2,5-3 раза), устойчиво к действию щелочей и окислителей. Такое улучшение свойств достигается благодаря применению высококачественного сырья, увеличению количества сероуглерода при ксантогенировании, применению модификаторов, использованию вискозы с меньшим содержанием целлюлозы, снижению скорости формования, увеличению содержания сульфида цинка в осадительной ванне и большей вытяжке сформованных волокон.
Полинозное волокно, которое по прочностным и усталостным характеристикам еще ближе к хлопку, чем высокомодульное, обладает большей хрупкостью. Технология его производства сложнее, чем обычного штапельного и высокомодульного, т. к. связана с переработкой высоковязкой вискозы и применением больших количеств сероуглерода.
Для получения тканей с улучшенными свойствами (например, драпируемостью, накрашиваемостью) штапельным волокнам иногда придают извитость или пористость. Первая достигается вытяжкой и последующей усадкой волокон с несимметричным поперечным сечением, вторая — введением в вискозу 3-5% карбоната натрия, который разлагается при нейтрализации с выделением углекислого газа, служащего порообразователем. Гигроскопичность волокон может быть улучшена их карбоксилированием, оксиэтилированием, прививкой акриловой кислоты.
Применение волокон. Обычное штапельное вискозное волокно добавляют к синтетическим волокнам для улучшения санитарно-гигиенических свойств изделий, к хлопку (до 10%) — для снижения обрывности нитей при прядении. В чистом виде его используют в производстве штапельных тканей, медицинской ваты (в последнем случае волокно подвергают более тщательной отделке и обязательному отбеливанию). Из смеси хлопка с 33-50% высокомодульного волокна вырабатывают ткани и трикотаж, сохраняющие свойства хлопковых, но превосходящие их по накрашиваемости, из смеси тонковолокнистого хлопка с полинозным волокном — бельевые и сорочечные ткани, трикотаж.
Производство вискозных нитей непрерывно сокращается. Текстильные нити, используемые для изготовления трикотажного нижнего белья, подкладочных тканей, заменяют полиэфирными, технические нити (главным образом кордные для шин) — полиамидными и другими синтетическими, превосходящими вискозные по прочностным и усталостным свойствам. Мировое производство вискозных волокон около 3,2 миллионов тонн в год (данные на 1985 год).
Технологический процесс получения вискозных волокон связан с применением больших количеств сероуглерода и сульфата цинка (соответственно 120-400 и 20-120 кг на 1 т волокна). Это обусловливает сильную загазованность и загрязнение окружающей среды. Несмотря на то, что на современной предприятиях осуществлен ряд мер по улавливанию выделяющихся газов, регенерации сероуглерода (до 70% от расходуемого на ксантогенирование), улавливанию сульфата цинка из промывных вод при помощи ионообменных смол, проблема обезвреживания вискозного производства еще сохраняет свою актуальность.
Лит:. Серков А. Т., Вискозные волокна, М., 1981; Масленников К. Н. [и др.], «Химическая волокна», 1981, № 1, с. 6-13. А. Т. Серков.
«Вторую жизнь» вискозные волокна получили в 1992 году, когда был реализован новый способ получения вискозы прямым растворением целлюлозы в оксиде N-метилморфолина (НММО). Этот метод не требует использования токсичного сероуглерода и сульфата цинка, что в свою очередь вернуло интерес производителей тканей к вискозному волокну. Благодаря этому, зайдя в любой свадебный салон, мы встретим свадебные платья, изготовленные из вискозы. Несмотря на свое искусственное происхождение, вискоза высоко ценится при изготовлении платьев, ведь начальным сырьем при ее производстве является натуральная древесная целлюлоза, а уникальные свойства делают ее практически незаменимой.
Видео:8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать
Научно-исследовательская работа по химии «Получение вискозы в лаборатории».
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Видео:25. Схема реакции и химическое уравнениеСкачать
Оглавление
Сегодня в мире текстиля искусственные материалы применяются весьма часто. Несмотря на то, что многие с недоверием относятся к таким тканям, мы повсеместно применяем в повседневной жизни изделия, изготовленные из них. Не стали исключением и вискозные волокна, из которых производят одежду, белье и т. д. Мы задались вопросом, легко ли получить вискозное волокно в химической лаборатории, т.е. непромышленным способом.
Изучив литературу и собрав интересующую нас информацию из различных источников в интернете, мы выяснили, какие необходимы реактивы для проведения опытов. Собрав все реактивы, мы приступили к лабораторным исследованиям. Нами были опробованы различные способы получения вискозных волокон. Используя как готовые реактивы, так и те, которые мы готовили самостоятельно, нам удалось выявить наиболее эффективный способ получения вискозных волокон. Все наши исследования представлены в тексте работы.
Мы считаем, что данная тема является достаточно актуальной, потому как химическая промышленность не стоит на месте, и с каждым днем создается все больше различных видов синтетических материалов, каждый из которых может обладать большими эксплуатационными качествами и преимуществами. Но не стоит забывать о том, что натуральные материалы оказывают наименьшее влияние на здоровье человека, а наиболее натуральным материалом является именно вискозное волокно, т.к. оно представляет собой химически переработанную целлюлозу и не содержит вредных для здоровья человека примесей. Мы считаем, что химическая промышленность должна работать над улучшением эксплуатационных характеристик именно этого материала.
Тема: «Получение вискозных волокон в лаборатории» ;
Гипотеза : «Вискозное волокно возможно получить в лаборатории непромышленным способом»;
Цель: «Получить вискозные волокна, используя доступный набор реактивов»;
Задачи: 1. Изучить литературу
2. Разработать методику получения вискозных волокон в лаборатории
3. Найти необходимые реактивы
4. Провести лабораторные исследования и сделать выводы.
Метод исследования: химический эксперимент;
Объект исследования: вискозные волокна.
Глава 1 . Натуральные и искусственные волокна
Натуральный шелк представляет собой ни что иное, как тончайшие нити тутового шелкопряда. Насекомое вьёт вокруг себя кокон диаметром около 2 см и длиной до 3,5 см. Гусеница имеет два усика на голове, вырабатывающие выделения, которые застывают и превращаются в шёлковую нить, толщина которой составляет всего 0,02 мм, что в несколько раза тоньше волоса. Если размотать кокон тутового шелкопряда, то мы получим тончайшую нить, длиной около 3,5 км. С такой толщиной нити, конечно же, работать не удобно, поэтому обычно перед работой завивают несколько нитей в одну.
Натуральный шёлк — это сложное органическое вещество белкового происхождения. Он состоит в основном из остатков молекул аминокислот, тирозина и анилина. Химическая формула натурального шёлка C 15 H 23 N 5 O 6 , что соответствует химическому веществу — фиброин (от латинского слова fibra — волокно).
В первоначальные этапы развития шелкопрядства использовали натуральное природное сырье — коконы шелкопрядов Труд по размотки таких нитей не был механизирован. Но несмотря на то, что в середине уже 20-ого века были созданы механизмы по размотке коконов, цена шёлка всё равно снизилась незначительно (для сравнения, за одну единицу шелкового изделия платили в 400 раз дороже, чем за пшеницу в таком же количестве по массе).
Предложение о получении искусственного шёлка впервые было изложено в научном труде французского ученого Рене Антуана Реомюра в середине 18 столетия. Изучая насекомых, он предложил, что можно химическим способом создать такой раствор, который бы позволил вытягивать из него тонкие нити, пригодные для станка. Но практически его идея была реализована только во второй половине 19 столетия французским химиком Луи Шардонне.
Сырьём для изготовления искусственного шёлка служила целлюлоза и ещё одно сложное химическое вещество — полисахарид. Действуя азотной кислотой на эти материалы получали нитроцеллюлозу, химический состав которой (C 6 H 7 O 2 (OH) 3_x (ONO 2 ) x ) n . Такое вещество можно растворить в смеси спирта с эфира и вытягивать из него тонкие волокна.
В начале 20 века его небольшая фабрика выпускала до 1000 тонн искусственного шелка в год.
Луи Шардоне пропускал через очень тонкие трубки заранее подогретый раствор нитроцеллюлозы. Получавшиеся струйки попадали в холодную воду и там застывали в тонкие нити. Эти шёлковые нити автоматически наматывались на катушку. При добавлении в раствор нитроцеллюлозы какого-либо красителя можно получить искусственный шёлк различных цветов.
Позже технология была изменена: вместо воды использовался тёплый воздух, таким образом стало возможным экономить спирт и эфир. В последствии из нитроцеллюлозы стали получать пластмассу — целлулоид.
Нитроцеллюлоза — это вещество, которое прекрасно воспламеняется и горит, да и к тому же ещё обладает взрывоопасными свойствами. Это вещество может существовать в разных модификациях. В зависимости от числа нитрогрупп, входящих в нитроцеллюлозу, различают следующие вещества: коллоксилин (с малым числом нитрогрупп), пироксилин (с увеличенным числом нитрогрупп). Полученные вещества широко применяют для изготовления динамита и бездымного пороха. Понятно, что одежда, изготовленная из нитроцеллюлозы, мгновенно воспламенялась и сгорала.
В связи с горючими свойствами ткани был разработан метод перевода целлюлозы в раствор без применения азотной кислоты. Таким методом стало использование медно-аммиачного раствора (его называют прядильным раствором). Но, что интересно, медно-аммиачный раствор не содержит ни одной молекулы аммиака и не содержит меди. Этот раствор был получен в середине 19 века Швейцарским учёным-химиком Маттиасом Эдвардом Швейцером. Он определил основы науки получения искусственного шёлка из медно-аммиачного раствора. Состав раствора — [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 — гидроксид тетраамминмеди. Красивый тёмно-синий раствор обладает весьма необычными свойствами: при комнатной температуре он способен растворять хлопчатобумажную ткань и бумагу, шерсть, шёлк и, что особенно интересно, — растворяет даже волосы.
Но, как оказалось, несмотря на то, что крахмал и бумага – вещества близкие по химическому составу, но в отличие от бумаги, крахмал совсем не растворялся в полученной жидкости.
В середине 19 века был найден достаточно лёгкий способ химического получения гидроксид тетраамминмеда [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 . Если на мелкораздробленную медь действовать нашатырным спиртом (гидроксидом аммония NH 4 OH), то в результате химической реакции получалось то самое вещество синего цвета. При этом нужно было учитывать, чтобы реакция протекала при достаточном количестве кислорода (например, на открытом воздухе).
Химическая природа раствора гидроксид тетраамминмеда была изучена в середине 20 века. Медь, растворяясь в аммиаке, переходит в ионное состояние Cu 2+ , которое образует с аммиаком красивое комплексное химическое вещество аммиакат меди. В этом растворе также присутствует другой ион (анион) (С 6 Н 8 О 5 ) 2-n . Он находится только в растворе с выраженной сильнощелочной реакцией. Если на синий раствор подействовать какой-нибудь кислотой, то в результате химической реакции в осадок выпадает целлюлоза! Происходит следующая реакция:
Получаемый красивый синий раствор гидроксид тетраамминмеди лёг в основу нового процесса по изготовлению искусственного волокна в промышленности. Первое получение в промышленных масштабах медно-аммиачного шёлка произошло к началу 20 века в Германии. Медно-аммиачный шёлк является искусственным волокном, но полученным из природного вещества — целлюлозы.
Плюсы и минусы ткани
Достоинства ткани : На ощупь она мягкая, но упругая, что является положительными эксплуатационными качествами; Материал обладает лоском, улучшающим его эстетические свойства; Он не «садится» в результате стирки; Ткань менее подвержена смятию, нежели натуральный шелк и многие другие виды материалов; Искусственные ткани не являются синтетическими, поскольку для их производства применяется натуральное сырье. Неоспоримым преимуществом вискозы является внешняя схожесть с шелком. При этом первый более прост в уходе, а его стоимость, как правило, на порядок ниже стоимости последнего.
Недостатки ткани : Несмотря на такие плюсы, как быстрое высыхание после намокания в силу того, что ткань плохо впитывает влагу, она часто подвергается деформации при этом процессе; Прочность материала нельзя назвать высокой. В связи с этим изделия из нее достаточно быстро изнашиваются, особенно при частых стирках и глажке; Еще одна проблема, с которой сталкиваются те, кто использует вискозу – способность ткани к электризации. Она значительно ухудшает эксплуатационные характеристики изделий. Нередко именно эти минусы становятся причиной тому, что люди неохотно приобретают изделия из вискозы. К ним можно отнести и то, что у некоторых людей искусственные материалы вызывают аллергию.
Применение вискозных волокон
В текстильной промышленности вискозные волокна используется для изготовления одежды, домашнего текстиля (штор, полотенец, салфеток, постельного белья) и т. д. Несмотря на то что его качество уступает качеству натуральных материалов, в применении он весьма удобен. Оценили его и в мире моды, в связи с чем ткань используется для пошива одежды, в частности, для брендовых вещей. Они получаются практичными и обладают нужными эстетическими качествами. Оправдано ее применение и для таких бытовых принадлежностей, как полотенца, шторы. Материал хорошо стирается, поэтому за этими предметами быта легко ухаживать.
А вот что касается постельного белья, изготавливаемого из вискозы, далеко не все согласны с целесообразностью применения этой ткани для его пошива. Постельное белье требует частой стирки, из-за чего изделия теряют свои эстетические качества вследствие непрочности материала. Не меньшей проблемой при эксплуатации станет и его способность к электризации. Тем не менее, постельное белье из вискозы имеет приятный внешний вид, поэтому его часто используют люди, у которых отсутствует аллергия на данный материал.
Свидетельством тому, что на сегодняшний день применение вискозы весьма широко, служит и тот факт, что вискоза занимает второе место в соответствие с объемами производства.
Методы, позволяющие отличить натуральный шелк от синтетических волокон
Учитывая то, насколько сегодня развито производство, необходимо знать, как отличить натуральный шелк от искусственного. Дело в том, что недобросовестные продавцы нередко выдают вискозу за настоящий шелковый материал, пытаясь продать его по соответствующей стоимости или немного дешевле.
Существует несколько способов, которые помогут отличить натуральный шелк от искусственного.
Если поджечь ткань, то натуральный шелк будет источать запах горелой шерсти, тогда как вискоза — синтетический «аромат» (паленой пластмассы или бумаги).
Натуральный шелк обладает таким термическим свойством, как способность перенимать температуру. Если вы возьмете его в руки, прислоните к щеке, шелк сам примет такую же температуру, как у вашего тела.
Лабораторный способ. Об этом методе мы расскажем во второй части нашей работы.
Еще один надежный метод того, как можно распознать вискозу и отличить ее от натурального шелка – смять ткань. Основан он на том, что натуральные нити не поддаются излому, в отличие от волокон искусственных. Сомните материал, посмотрите, как он поведет себя после выпрямления. Если на нем видны четкие заломы, значит, он искусственный, а если они практически незаметны – натуральный.
Глава 2 . Практическая часть: получение вискозы
Получение вискозных волокон
Поместили в пробирку раствор CuSO 4 (10 мл) и раствор кальцинированную соду Na 2 CO 3 (30 мл) и наблюдали выпадение осадка, который и будет называться малахитом (с химической точки зрения).
Фильтруем осадок от жидкости.
Приготовление прядильного раствора
Осадок, который мы получили, надо растворить в концентрированном аммиаке (пропорция: 2 г осадка и 20 мл аммиака). Получаем темно-синий раствор гидроксид тетраамминмеди:
В полученном растворе мы растворяли мелкие кусочки хорошо распушенной ваты до тех пор, пока не получили достаточно вязкий раствор – вискозу.
Получаем из раствора нить
В шприц набираем прядильный раствор (вискозу), а затем медленно выдавливаем в 10-процентный раствор серной кислоты H 2 SO 4 . Мы наблюдаем формирование синих нитей. Но через некоторое время синие нити становятся белыми, а раствор H 2 SO 4 становиться голубым. Это объясняется тем что H 2 SO 4 прореагирует с комплексным соединением Cu .
Полученные полупрозрачные (белые) нити мы промыли в воде. Мы получили вискозные волокна.
Химическая литература и данные из различных интернет-источников позволили нам получить обширное представление о видах натуральных и синтетических волокон. Мы изучили историю открытия искусственных волокон, а также различные способы получения вискозы.
Наибольшую роль в наших исследованиях, несомненно, сыграли химические эксперименты, после проведения которых, мы выяснили, как можно в лабораторных условиях непромышленным способом получить вискозные волокна.
Таким образом, сформулированная нами гипотеза была подтверждена. В школьной лаборатории действительно можно получить вискозное волокна используя определенный набор реактивов.
Мы считаем, что тема нашей работа обладает обширным исследовательским потенциалом. Уже сейчас у нас есть планы по поводу того, как пластифицировать полученные нами волокна и предотвратить их высыхание под действием атмосферного воздуха. Кроме того, на основе вискозы, при наличии определенных реактивов мы можем продолжить получение более сложных синтетических волокон.
Видео:Получение искуственного шелка - интересная полимерная реакция!Скачать
Процесс Производства Вискозной Нити
Основа для производства вискозы – целлюлоза. Целлюлоза получается из древесины или, реже, из хлопкового пуха .Целлюлоза является тем компонентом для растений, которому они обязаны жесткостью своей структуры. Целлюлоза составляет 50% от массы сухой древесины и 98 % от массы хлопка.
Древесина является наиболее доступным источником получения целлюлозы по причине своей доступности (в сравнении с хлопком) и возобновляемости.
Для процесса получения целлюлозы берется древесная щепа разных пород деревьев. Наиболее богаты целлюлозой хвойные породы. Процесс основан на выведении целлюлозы из дерева методом варки и последующей отбелки. В результате получаются плоские листы готовой очищенной целлюлозы.
Для получения вискозной нити целлюлоза (С6H10О5) растворяется в растворе каустической соды (гидроксид натрия), в результате чего получается раствор натриевой соли целлюлозы и соды. Это на языке химических формул выглядит так: С6H10О5 + N NaOH из чего следует С6H10О5ONA + NH2O
Затем раствор сжимается специальными роликами для удаления избытка жидкости. Получаются так называемые «белые крошки» соли целлюлозы. Соль целлюлозы механически измельчается для увеличения площади поверхности с целью увеличения контакта с кислородом. В результате контакта с кислородом «белые крошки» как бы «стареют» (окисляются) для достижения более низкой молекулярной массы. После этого «белые крошки» помещаются в чаны и вступают при температуре 20-30 градусов по Цельсию в реакцию с газообразным сероуглеродом с образованием ксантагената целлюлозы: С6H10О5ONA+ NCS2=С6H10О5O-SC-CHC
Сероуглерод также контактирует со щелочной средой примесей, что дает смеси целлюлозы характерный желтый цвет – «желтые крошки»
Ксантагенат целлюлозы имеет очень вязкую структуру, за что получил название «вискоза» (от лат.viscosus – вязкий)
«Желтые крошки» растворяются в щелочном водном растворе и выдерживаются некоторое время для «созревания»: С6H10О5O-SC-CHC+HN2O= С6H10О5+NCS2+HnaOH
После созревания вискоза фильтруется для удаления нерастворимых частиц (которые могут вызвать дефекты при нагревании нити), а также удаляются газы (иначе в нити будут пустоты)
Вискоза выдавливается через специальное приспособление, напоминающее душ – через каждое отверстие выходит по нити, после чего нити обрабатываются серной кислотой и происходит формирование т.н. «районных нитей»: (С6H10О5O-SC-CHC+H2SO4= С6H10О5+NCS2+HHA2SO4.
Мы видим, что произошел процесс регенерации целлюлозы. Однако структура полученной целлюлозы в результате влияния сероуглерода и кислоты сильно меняется, в результате чего теперь можно формировать тонкие и подвижные нити.
Нити растягиваются на специальных валиках и затвердевают. После этого нити промывают для удаления остатков химических веществ и накручивают на бобины
💡 Видео
Окислительно-восстановительные реакции. Видеоурок по химии 9 классСкачать
78. Что такое реакции полимеризацииСкачать
6.2. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи): Способы получения. ЕГЭ по химииСкачать
Уравнивание органических ОВР за 12 минут | ХИМИЯ ЕГЭ | СОТКАСкачать
Окислительно-восстановительные реакции. 1 часть. 9 класс.Скачать
Окислительно-восстановительные реакции. 3 часть. 9 класс.Скачать
Окислительно-восстановительные реакции в кислой среде. Упрощенный подход.Скачать
Реакция поликонденсации. 1 часть. 11 класс.Скачать
Обратимость и необратимость химических реакций. Химическое равновесие. 1 часть. 9 класс.Скачать
Химия 10 класс (Урок№17 - Синтетические волокна.)Скачать
ОВР для чайников — Как определить Окислитель и Восстановитель #shorts #youtubeshortsСкачать
Расстановка коэффициентов в окислительно-восстановительных реакцияхСкачать
Получение медноаммиачного волокна (с тентаклями) / Cuprammonium rayon with tentacles.Скачать
Получение искусственного шелкового волокнаСкачать
Как определить продукты в окислительно-восстановительных реакциях. Ч.1. Введение.Скачать
Окислительно-восстановительные реакции в щелочноной среде. Упрощенный подход.Скачать
Химия 8 класс (Урок№33 - Окислительно-восстановительные реакции.)Скачать
