Определение степени полимеризации целлюлозы (стр. 4 из 4)
Первоначально ЖВНК был получен Джайме растворением свежеосажденного гидроксида железа в водном растворе тартрата натрия с последующим добавлением избытка гидроксида натрия для уменьшения возможного гидролитического разложения образующегося комплекса. Общая концентрация твердых веществ в растворе составляла 390...400 г/дм3 при следующем соотношении: Fe30,43...0,52 моль/дм3, Na2C4H4O6 0,9 и NaOH1,25...2,75 моль/дм3. Позднее Валтасаари предложила более простую методику получения ЖВНК в одну стадию и с более точным составом. Общая концентрация твердых веществ в нем составляла 347 г/дм3 при соотношении исходных компонентов: Fe3 0,3 моль/дм3, Na2C4H4O6 0,9 и NaOH 2,4 моль/дм3 Раствор ЖВНК может быть также получен из готового кристаллического комплекса с добавкой тартрата натрия и гидроксида натрия. Этот раствор рекомендован для использования в международном стандарте.
Растворы KUMiLieKCiJ, содержащие нитрат железа в качестве источника ионов железа, чувствительны к действию кислорода воздуха. При замене нитрата железа хлоридом железа растворы ЖВНК становятся устойчивыми к кислороду.
Растворимость целлюлозы в растворе ЖВНК зависит от температуры, содержания гидроксида натрия, морфологической и надмолекулярной структуры целлюлозы. С повышением температуры растворимость целлюлозы в ЖВНК значительно снижается. Поэтому для полного растворения целлюлозы необходимо проводить процесс растворения при температуре не выше 6°С. При повышении концентрации гидроксида натрия растворимость древесной целлюлозы в ЖВНК резко снижается, а растворимость гидратцеллюлозы, регенерированной и мерсеризованной, а также хлопковой целлюлозы возрастает. Отмечено также, что различия в морфологической и надмолекулярной структуре образцов целлюлозы значительно сильнее сказываются на растворении в ЖВНК, чем на растворимость в куоксаме и куоксене.
Преимуществом растворов целлюлозы в ЖВНК перед медно-аммиачными является достаточно высокая их устойчивость к окислительному воздействию даже при сравнительно продолжительном хранении. При правильном подборе условий растворения в ЖВНК могут быть растворены и высокомолекулярные препараты целлюлозы. Благодаря более светлой окраске железовиннонатриевого комплекса возможна достаточно точная визуальная оценка растворов целлюлозы.
В СССР разработан ГОСТ 25438-82 на метод определения характеристической вязкости железовиннонатриевого раствора целлюлозы для химической переработки, соответствующий Международному стандарту MC ИСО 5351/2-81. Он основан на определении времени истечения из капиллярного вискозиметра разбавленного раствора целлюлозы и растворителя.
Методика анализа. Для определения характеристической вязкости целлюлозы применяют раствор ЖВНК, содержащий в 1 дм3 217,09 г тартрата натрия, 81,09 г хлорида железа и 96,0 г гидроксида натрия. Определение вязкости осуществляют на капиллярном вискозиметре типа ВПЖ-3 с постоянной 0,03 мм2/с2. Подготовку проб целлюлозы проводят по методике, описанной в 2. Массу навески воздушно-сухой целлюлозы для приготовления раствора целлюлозы рассчитывают по формуле, представленной на с.249. Концентрацию раствора целлюлозы выбирают так, чтобы удельная вязкость раствора была в пределах 0,1...0,5: при предполагаемой характеристической вязкости
Навеску воздушно-сухой целлюлозы и 9...12 стеклянных шариков помещают в стеклянную банку. Из бюретки заливают в банку раствор ЖВНК при температуре 0C в объеме, принятом для расчета массы навески. Банку закрывают пробкой, закрепляя ее двумя плоскими резиновыми кольцами, энергично встряхивают и помещают в аппарат для взбалтывания. Перемешивание в аппарате проводят при комнатной температуре до полного растворения сульфитной и сульфатной вискозной и сульфатной предгидролизной кордной целлюлозы горячего облагораживания в течение 30...60 мин, а сульфитной ацетатной - 120...180 мин. При приготовлении растворов сульфатной предгидролизной кордной целлюлозы холодного облагораживания и хлопковой целлюлозы содержимое банки перемешивают в аппарате при комнатной температуре в течение 40 мин, затем банку выдерживают в холодильнике при температуре 2...4°С в течение 8 ч, а затем в морозильной камере при температуре - 8... - 12°С в течение 4...5 ч, периодически встряхивая вручную. Полноту растворения во всех случаях устанавливают визуально путем просмотра банки в проходящем свете. После растворения раствор целлюлозы фильтруют через стеклянный фильтр, переливают в банку, закрывают пробкой и помещают в термостат с температурой °С. Термостатирование проводят в течение 20 мин в случае растворения целлюлозы при комнатной температуре и 40 мин в случае растворения при пониженной температуре.
Банку вынимают из термостата, открывают и погружают в нее нижнюю промежуточную трубку вискозиметра почти до дна банки. На верхний конец вискозиметра надевают насадку, соединенную с водоструйным насосом и, открывая кран насадки, засасывают раствор из банки в вискозиметр до тех пор, пока уровень раствора в верхней насадке не достигнет примерно ее половины. Кран закрывают, отделяют от вискозиметра насадку и промежуточную трубку с банкой и измеряют по секундомеру время истечения раствора между верхней и нижней метками капилляра вискозиметра /. Таким же образом измеряют время истечения растворителя t0. По окончании испытания вискозиметр, банки и стеклянные шарики промывают водой, 10% -ной HCI и дистиллированной водой.
Определение средней степени полимеризации целлюлозы. Следует отметить, что исследования молекулярных параметров целлюлозы в ЖВНК с привлечением абсолютных методов до сих пор сравнительно малочисленны, и в связи с этим стандартизированные методы определения степени полимеризации целлюлозы в ЖВНК отсутствуют.
Для расчета P по характеристической вязкости можно рекомендовать уравнение Марка - Куна - Хаувинка - см. уравнение. При выражении характеристической вязкости в см3/г можно использовать уравнение
для которого константы К и а были определены Валтасаари на образцах целлюлозы с использованием для определения их средней степени полимеризации методом светорассеяния при температуре 25°С. Это уравнение наиболее применимо для целлюлоз с СП> 1000. Для расчета степени полимеризации целлюлозы с СП< 1000 рекомендуется использовать уравнение
