Целлюлоза, состав молекул, физические и химические свойства, применение. Понятие о химических волокнах на примере ацетатного волокна.

Целлюлоза — белое твердое, стойкое вещество, не разрушается при нагревании (до 200 °C). Нерастворима в воде и слабых кислотах.

(C6H10O5)n

Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в

парообразное состояние: при нагревании примерно до 350оС целлюлоза

разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в

большинстве других неорганических и органических растворителях.

Неспособность целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для

вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов

углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко

растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее

волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно

нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые

образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь

подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не

происходит и отрыва молекул друг от друга.

Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида

меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует.

Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор

хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее

частичный распад (гидролиз), сопровождающийся уменьшением молекулярной

массы.

Химические свойства.

Химические свойства целлюлозы определяются прежде всего присутствием

гидроксильных групп. Действуя металлическим натрием, можно получить

алкоголят целлюлозы [C6H7O2(ONa)3]n. Под действием концентрированных водных

растворов щелочей происходит так называемая мерсиризация – частичное

образование алкоголятов целлюлозы, приводящая к набуханию волокна и

повышению его восприимчивости к красителям. В результате окисления в

макромолекуле целлюлозы появляется некоторое число карбонильных и

карбоксильных групп. Под влиянием сильных окислителей происходит распад

макромолекулы. Гидроксильные группы целлюлозы способны алкилироваться и

ацилироваться, давая простые и сложные эфиры.

Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы – способность в

присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы.

Аналогично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот

процесс можно изобразить так:

(C6H10O5)n + nH2O H2SO4-nC6H12O6

По химическому составу ацетатные волокна представляют собой уксуснокислый эфир целлюлозы. Они отличаются от вискозных тем, что имеют меньшие гигроскопичность, теплостойкость, разрывную нагрузку и стойкость к истиранию, меньше набухают в воде и меньше теряют прочность в мокром состоянии. Вследствие большей упругости ацетатных волокон изделия из них лучше сохраняют форму и более износостойки, чем из вискозных волокон.
Ацетатное волокно окрашивают специальными дисперсными красителями, которыми не могут окраситься вискозные волокна. Это позволяет на изделиях из смеси ацетатных и вискозных волокон получать разнообразные колористические эффекты. Ацетатное волокно окрашивается более глубоко и равномерно, чем вискозное, кроме того, ему можно придать повышенную белизну. Ацетатное волокно в отличие от вискозного характеризуется более высокими теплоизоляционными свойствами, светостойкостью и стойкостью к действию микроорганизмов, пропускает ультрафиолетовые лучи.
Сравнительно высокая электризуемость ацетатных волокон затрудняет изготовление из них тканей. Изделия из ацетатного волокна при тепловых обработках способны образовывать трудноудалимые заломы и ласы. Ацетатное волокно горит желтым пламенем, распространяя специфический кисловатый запах и образуя наплыв темного цвета, который после охлаждения легко раздавливается пальцами. Если пламя погасить, то волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма.