Материалов деревообработки

План

1 Химическая модификация целлюлозы.

2 Простые эфиры целлюлозы. Производство этилцеллюлозы, метилцеллюлозы и изделий на их основе.

3 Сложные эфиры целлюлозы. Производство ацетатов и нитратов целлюлозы и изделий на их основе.

5.1 Химическая модификация целлюлозы

Целлюлоза - основной компонент клеточных стенок всех высших растений. В наиболее чистом виде целлюлоза содержится в волокнах семян хлопчатника и лубяного растения рами (в зрелом хлопковом волокне целлюлозы содержится до 99,5% его массы). Древесина, основное сырье, из которого выделяют целлюлозу для технических целей, в зависимости от породы дерева, его возраста, условий произрастания содержит 35-45% целлюлозы. Спутниками целлюлозы в клеточных стенках большинства растений являются полисахариды - углеводы, отличающиеся по строению от целлюлозы (ксилан, маннан, галактан, пектиновые соединения), а также вещества не углеводного характера: лигнин - пространственный полимер ароматического строения, диоксид кремния, смолистые вещества и др. Если иметь в виду, что именно целлюлозные волокна в тканях растений обеспечивают механическую прочность как отдельных тканей, так и растения в целом, можно утверждать, что именно природа явилась первым создателем материалов, позднее получивших название "композиты". Широкие возможности использования целлюлозы определяются особенностями химического строения, структуры и свойств этого природного полимера.

5.2 Простые эфиры целлюлозы. Производство этилцеллюлозы, метилцеллюлозы и изделий на их основе

Целлюлозы эфиры – продукты замещения атомов водорода гидроксильных групп макромолекулы целлюлозы на алкильные (простые Ц. э.) или кислотные (сложные Ц. э.) остатки; общая формула [С6Н7О2 (ОН)3-к (OR) k] n, где R = — CH3; —C2H5; —С (О) СН3; —NO2 и др.; к — число замещенных ОН-групп в одном элементарном звене (степень замещения). Ц. э. синтезируют с целью придания целлюлозе нового комплекса свойств, в частности растворимости и термопластичности.

Простые целлюлозы эфиры синтезируют О-алкилированием — взаимодействием щелочной целлюлозы главным образом с алкилгалогенидами (хлористый метил, хлористый этил). В качестве алкилирующих реагентов используют также окись этилена и её производные, акрилонитрил. Сложные эфиры целлюлозы получают этерификацией и ацилированием — взаимодействием целлюлозы с органическими или неорганическими кислотами, их ангидридами и хлорангидридами. Из Ц. э. с неорганическими кислотами наибольшее практическое значение имеют ксантогенаты целлюлозы, применяемые в производстве вискозных волокон и целлофана, а также нитраты целлюлозы, используемые для получения бездымного пороха, целлулоида, плёнок и лаков. Из целлюлозы эфиров с органическими кислотами по объёму производства первое место занимают ацетаты целлюлозы; их применяют для получения искусственных волокон, плёнок и пластмасс. Известны также смешанные эфиры целлюлозы, содержащие различные алкильные и ацильные заместители, например метилоксипропиловый эфир целлюлозы, ацетобутират целлюлозы.

Свойства эфиров целлюлозы зависят от степени замещения, природы радикала и степени полимеризации. Степень замещения (к) изменяется от 0,5—1,0 для низкозамещённых простых эфиров целлюлозы (например, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза) до 2,2—3,0 для высокозамещённых простых и сложных эфиров целлюлозы (например, этилцеллюлоза, цианэтилцеллюлоза, ацетаты и нитраты целлюлозы). Низкозамещённые простые эфиры целлюлозы растворимы в воде и водных растворах щелочей, что позволяет использовать их как загустители и стабилизаторы эмульсий и суспензий в текстильной, бумажной, нефтяной, фармацевтической, пищевой и др. отраслях промышленности. Высокозамещённые простые и сложные целлюлозы эфиры растворяются в доступных органических растворителях и хорошо совмещаются с пластификаторами; их применяют для получения лаков и пластмасс (т. н. этролов).

5.3 Сложные эфиры целлюлозы. Производство ацетатов и нитратов целлюлозы и изделий на их основе