Исследование морфологической структуры, физико-химических и химических характеристик беленой, сульфатной целлюлозы из древесины хвойной породы (стр. 5 из 8)
- сопротивление к раздиранию(делается предварительный надрез).
- сопротивление к излому
ЧДП – число двойных перегибов, которые она выдерживает до разрушения.
3. сорность – наличие посторонних включений
Для беленых целлюлоз:
1. прочность
2. оптические свойства(сравнение с эталоном белизны)
- белизна – светопоглощение
- яркость - светорассеивание
3. сорность(необходимо знать размер и число включений)
4. однородность(облачность)
5. медное число(характеризует восстановительную способность целлюлозы, обусловленную наличием продуктов ее окисления и гидролиза)
Для облагороженных целлюлоз(целлюлоз химической переработки):
Как правило эта целлюлоза обрабатывается раствором NaOH с целью удаления не целлюлозных примесей.
1.чистота
- массовая доля альфа-целлюлозы, которая не растворяется в 17,5% растворе NaOH
- наличие примесей
2. реакционная способность(скорость химической реакции)
3. степень полимеризации – число мономерных звеньев в макромолекуле
Степень полимеризации определяют через вязкость.
4. влажность
Кратко охарактеризованные показатели качества далеко не исчерпывают всех свойств целлюлозы. В отдельных случаях нужны еще дополнительные определения, например способности к набуханию, фильтруемости, впитывающей способности и т.п.
2. Методическая часть
2.1 Оптическая микроскопия
Приготовление препаратов окрашенных волокон. Небольшое количество волокон помещают на предметное стекло, и увлажнив тщательно раздергивают препаровальными иглами. Избыток воды осторожно удаляют фильтровальной бумагой. Затем волокна окрашивают 1-2 каплями раствора хлор-цинк-иод. Волокна хорошо перемешивают (и еще раз раздергивают на отдельные волокна – для приготовления препаратов).
Сразу же окрашенные волокна накрывают покрывным стеклом избегая образования пузырьков воздуха между стеклами. Избыток красителя удаляют слегка смоченной фильтровальной бумагой, осторожно подводя ее к краю покровного стекла.
Идентификация целлюлозных волокон из различных растительных тканей.
Целлюлозные волокна из различных растительных тканей окрашиваются по разному. При окраске раствором хлор-цинк-иод волокна хлопка окрашиваются в коричнево-розовый оттенок. Волокна древесной массы окрашиваются в желто-зеленый цвет. Волокна технической целлюлозы окрашиваются в фиолетовый цвет.
Определение породного состава.
Определение породного состава волокна осуществляется с помощью диагностических признаков, характерных для каждой породы.
2.1.1 Определение равномерности отбелки целлюлозы
Образец целлюлозы помещают на предметное стекло, с помощью препаровальных игл расщепляют на отдельные волокна в нескольких каплях дистиллированной воды. Волокна осушают фильтровальной бумагой и наносят на них несколько капель раствора малахитового зеленого. Для закрепления красителя препарат осторожно подсушивают над электрической плиткой. Затем волокна переносят на ситечко и промывают водой до бесцветных промывных вод, отжимают иглами, помещают на предметное стекло и осушают фильтровальной бумагой. Затем на образец наносят несколько капель раствора основного фуксина.
2.1.2 Определение способа варки целлюлозы
Раствор I - 0,4% соляная кислота 30-35мл
Раствор II - основной фуксин 0,7гр. в 100мл дистиллированной воды
Раствор III - 0,02 н соляная кислота
Раствор IV - хлор-цинк-иод
Раствор V – цинк хлористый, кальций хлористый, соляная кислота
Навеску образца (около 0,05гр.) опускают в нагретый до кипения раствор I и кипятят в течение 15 минут. Затем кислоту сливают, образец промывают холодной водой, затем погружают в кипящую дистиллированную воду и кипятят в течение 1 минуты. Небольшую часть образца переносят на предметное стекло, расщепляют на отдельные волокна и осушают фильтровальной бумагой. На волокна нанося 2-3 капли раствора II и хорошо перемешивают. Через одну минуту волокна осушают фильтровальной бумагой и промывают в течение 15 секунд раствором III, который так же удаляют фильтровальной бумагой. Наносят 2-3 капли раствора IV, перемешивают и высушивают фильтровальной бумагой. В заключении наносят на волокна 2-3 капли раствора V и тщательно перемешивают.
2.2 Химические и физико-химические анализы
2.2.1 Определение степени набухания целлюлозы
Из исследуемой воздушно- сухой целлюлозы нарезают два куска размером 1*1,5 см. взвешивают и помещают в кристаллизаторы, наполненные: один дистиллированной водой в количестве 25 см3, другой 25 см3 раствора едкого натра концентрацией 17,5 %. Продолжительность набухания в воде один час, а в щелочи 10 минут. По истечению указанного времени целлюлозы осторожно вынимают пинцетом и держат в наклонном положении для стекания жидкости, оставшуюся на весу каплю осторожно снимают фильтровальной бумагой, затем набухшую целлюлозу взвешивают на часовом стекле (предварительно взвешенном). Отношение массы набухшей целлюлозы к ее первоначальной массе дает массовую степень набухания, выраженную обычно в %.
2.2.2 Определение влажности высушивания
Чистый пустой бокс (вместе с крышкой в открытом виде) высушивают в сушильном шкафу при (103±2)°С до постоянной массы. В бокс помещают навеску целлюлозы массой около 2 г. и сушат с навеской в течение 3 часов. Перед извлечением из сушильного шкафа бокс закрывают крышкой, а затем помещают в эксикатор и после охлаждения взвешивают. Перед взвешиванием крышку бокса на короткое время приоткрывают, чтобы уравнять давление воздуха. Повторяют сушку по 1 г. (с последующим охлаждением и взвешиванием) до постоянной массы.
W=
М1- масса бюкса с навеской до высушивания, г
М2-масса бюкса с навеской после высушивания, г
М-масса пустого бюкса, г
2.2.3 Определение содержания альфа-целлюлозы
Около 3 грамм воздушно-сухой целлюлозы, разорванной на куски размером 10*10 мм, помещают в фарфоровый стакан вместимостью 150-200 см3 и заливают 17,5% раствором гидроксида натрия в два приема: сначала 15 см3 (осторожно в течение 2-3 минут размешивая целлюлозу стеклянной палочкой), затем добавляют 30см3 17,5% щелочи, равномерно и осторожно размешивают в течение 1 минуты. Стакан со смесью покрывают часовым стеклом и оставляют при комнатной температуре на 45 минут, считая с начала обработки целлюлозы щелочью. По истечению этого времени к массе приливают 45 см3 дистиллированной воды, осторожно перемешивают в течение 1,5 минуты и переносят массу на фарфоровую воронку Бюхнера (без бумажного фильтра).
Целлюлозную массу равномерно распределяют на дырчатой перегородке воронки и отсасывают фильтрат в отсосную колбу. Во избежании потерь волокна фильтрат пропускают дважды через слой волокна. Остаток на фильтре промывают при слабом вакууме в 3 приема по 25 см3 9,5% раствора гидроксида натрия. Каждую новую порцию промывной щелочи прибавляют лишь после полного отсоса предыдущей щелочи. Общая продолжительность промывки должна быть 2-3 минуты. После отсоса щелочи волокна промывают отдельными порциями воды с промежуточным отсосом. Промывку ведут до нейтральной реакции по фенолфталеину. Промытый осадок (альфа-целлюлозу) высушивают сначала при комнатной температуре, а затем в сушильном шкафу при температуре 103±2 °С.
2.2.4 Определение средней степени полимеризации целлюлозы
Навеску целлюлозы, рассчитанную по формуле и взвешенную с точностью до 0,0002г и 1,5 г металлической кусковой меди помещают в толстостенную банку и приливают требуемое количество медно-аммиачного раствора (V см3).
Банку закрывают пробкой, встряхивают и помещают в термостат при температуре 20±0,2°С.
Расчет абсолютно сухой целлюлозы (G) в граммах, необходимой для приготовления медно-аммиачного раствора целлюлозы, производится по формуле:
G=
V- рабочий объем банки в см3 (30см3)
C- концентрация целлюлозы в растворе в г/см3
W- влажность целлюлозы в % (6-7%)
Банку помещают на мешалку. Обычно для полного растворения целлюлозы со степенью полимеризации до 1000 требуется 20-30 минут. Полноту растворения проверяют просматриванием банки с раствором в проходящем свете. Банку снимают с мешалки, еще раз встряхивают и определяют с помощью вискозиметра время истечения в секундах 20 см3 раствора (t1). Таким же образом определяют время истечения растворителя (t0). Из полученных данных рассчитываю величину (hy), характеризующую повышение вязкости раствора по отношению к вязкости растворителя, по формуле: hу= t1/t0-1
Среднюю степень полимеризации целлюлозы рассчитывают по формуле:
СП=2000*hy/[ С*(1+0,29*hy)],
С- концентрация целлюлозы в растворе.
2.2.5 Определение медного числа целлюлозы
Навеску около 1 грамма целлюлозы, взятую с точностью до 0,002 помещают в коническую колбу и заливают 20 см3дистиллированной воды, после чего содержимое колбы нагревают до кипения. В две сухие колбы емкостью 50 см3 заливают по 20 см3 растворов сернокислой меди и калий натрий виннокислый. Растворы нагревают до кипения и сливают вместе. Образовавшийся темно-синий раствор вливают в колбу с навеской целлюлозы, колбу на время прикрывают часовым стеклом (время кипячения 2-3 минуты). Затем содержимое колбы быстро охлаждают в проточной воде и пропускают через фарфоровую воронку с полотняным фильтром, промывают горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. Промывные воды из отсосной колбы выливают, колбу тщательно моют. Закись меди растворяют 30 см3 раствора сернокислого железа при отключенном вакууме и перемешивании стеклянной палочкой содержимого воронки. Осадок на фильтре промывают 4 моль/дм3 раствором серной кислоты в два приема по 30 см3 и затем дистиллированной водой 150 см3. собранный фильтрат титруют 0,04 моль/дм3 раствором марганцовокислого калия до достижения первой устойчивой окраски раствора в розовый цвет.