Промышленное значение и свойства целлюлозы, нестандартные способы получения. Свойства экспериментально полученных производных. Приготовление растворов различной концентрации, работа с концентрированными растворами кислот. Коллекция природных соединений.
Середина XX века стала периодом триумфального пришествия химических волокон. Благодаря высокой механической прочности, химической стойкости и другим замечательным свойствам они быстро нашли множество технических применений в самых разных отраслях промышленности. В обычной жизни немнущиеся и не подвергающиеся усадке синтетические ткани заметно потеснили традиционные хлопок, лен, шелк и шерсть. На завоевание и освоение мирового текстильного рынка химическим волокнам потребовалось всего 50 лет. Это связано с увеличением спроса на углеводородное сырье в качестве энергоносителя, ростом цен на него, тревожными прогнозами об истощении нефтяных запасов, а также с экологическими проблемами производства.Волокна семян хлопчатника содержат 95-98% целлюлозы, стебли льна, джута и других лубяных растений - 60-85%, древесина - до 40-55%. Чтобы выяснить, из каких компонентов состоит древесина, Пайен обработал образцы древесины разных пород азотной кислотой и во всех случаях получил волокнистое вещество с формулой C6H10O5, аналогичное веществу хлопковых волокон. К концу XIX века усилия химиков увенчались успехом: они научились получать вискозу (вязкий раствор модифицированной целлюлозы) и вытягивать из нее вискозное волокно. Лишь после этого из вискозы можно получать волокна, пригодные для переработки в пряжу, или длинные мононити для технических целей. Производство вискозного волокна требует большого расхода электроэнергии и химических материалов (более 1,5 кг на 1 кг волокна).Целлюлоза (клетчатка) - растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом на Земле. целлюлоза представляет собой природный полимер-полисахарид. Целлюлоза используется для изготовления различных полусинтетических волокон. Целлюлозу, необходимую для получения вискозного волокна, обычно получают из древесины. Древесина состоит приблизительно на 50% из целлюлозы и на 30% из лигнина. Применение: целлюлоза используется в производстве бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и др.Вискозные волокна занимают почти 80% мирового производства всех искусственных волокон. Для получения целлюлозы древесину ели или сосны измельчают и обрабатывают различными реагентами, например, разбавленным раствором бисульфита кальция Ca(HS03)2 при температуре 130-150° (сульфитный способ). В процессе варки лигнин и другие вещества, находящиеся в древесине, переходят в раствор, а оставшаяся целлюлоза после промывки и отбелки подвергается сушке и в виде листов или в рулонах поступает на заводы искусственных волокон. Процесс производства вискозного волокна включает три основные стадии: получение растворимого соединения целлюлозы, формование волокна, отделку волокна.Однако этот способ был и остается серьезным источником загрязнения окружающей среды токсичными и дурнопахнущими серосодержащими соединениями. Большие масштабы производства целлюлозы во всем мире приводят ежегодно к попаданию в окружающую среду миллионов тонн серы в виде таких вредных соединений, как сероводород, органические сульфиды, сернистый ангидрид и т.п. даже при соблюдении сегодняшних жестких норм на их содержание в стоках и газовых выбросах. Варки с органическими растворителями или органосольвентные варки (от англ. organic solvent - органический растворитель) могут осуществляться без дополнительных химических реагентов Варка протекает при неконтролируемом изменении значения РН варочной среды (так, варка в 50 %-ном этаноле начинается при РН ~ 6,5, а заканчивается при РН 2,8...3,8). Основной реакцией деструкции лигнина является гидролитическое расщепление ?-эфирной связи, ?-эфирная связь может подвергаться как гидролитической деструкции, так и гомолитическому расщеплению.Однако в аммиачном растворе гидроксида меди (II) целлюлоза растворяется хорошо. В концентрированный аммиачный раствор опускаем небольшие порции ваты. Вата хорошо растворяется в данном растворе. Получается густой вязкий раствор целлюлозы в аммиачном растворе гидроксида меди (II). Раствор целлюлозы используют в промышленности для получения медноаммиачного шелка.Целлюлоза с азотной кислотой образует азотнокислые эфиры. Эфиры получают действием на целлюлозу смесью безводной азотной кислоты и концентрированной серной кислоты. В колбу Эрленмейера налить 10 мл безводной азотной кислоты плотностью-1,52 г/мл и к ней постепенно при постоянном перемешивании приливать 10 мл концентрированной серной кислоты плотностью-1,84 г/мл (надеть очки и перчатки!). После того как смесь остынет до комнатной температуры, в нее погрузить 8-10 комочков ваты, перемешивая ее стеклянной палочкой в течение 15-20 мин. для ускорения реакции смесь кислот нагреть на водяной бане до 60-70° С. В этом процессе целлюлозу обрабатывают этановой (уксусной) кислотой либо уксусным ангидридом.Познакомились с литературой о промышленном значении, свойствах целлюлозы, а также нестандартных способах получения целлюлозы.
План
Содержание
Введение
1. Характеристика целлюлозы
1.1 Целлюлоза на мировом рынке искусственных волокон
Середина XX века стала периодом триумфального пришествия химических волокон. Благодаря высокой механической прочности, химической стойкости и другим замечательным свойствам они быстро нашли множество технических применений в самых разных отраслях промышленности.
В обычной жизни немнущиеся и не подвергающиеся усадке синтетические ткани заметно потеснили традиционные хлопок, лен, шелк и шерсть. На завоевание и освоение мирового текстильного рынка химическим волокнам потребовалось всего 50 лет.
За это время потребление натуральных волокон снизилось в 2,2 раза, а химических - возросло в 53,5 раза.
Однако на рубеже XX и XXI веков над производством химических волокон стали "сгущаться тучи". Это связано с увеличением спроса на углеводородное сырье в качестве энергоносителя, ростом цен на него, тревожными прогнозами об истощении нефтяных запасов, а также с экологическими проблемами производства. Поэтому вновь возник интерес к получению химических волокон из возобновляемого, достаточно дешевого и доступного природного сырья, и в первую очередь из целлюлозы.
Цель работы: изучить физические и химические свойства целлюлозы
Объект изучения: целлюлоза
Из поставленной перед нами цели вытекают следующие задачи: 1. Обоснование выбора объекта изучения.
Ознакомление с литературой о способах получения, свойствах целлюлозы.
Выбор реагентов для проведения экспериментальной части работы.
Изучение особенностей производных целлюлозы.
Проведение экспериментальной части работы.
Составление плана дальнейших исследований по данной проблеме.
Для реализации поставленных целей были использованы следующие литературные источники: см. список литературы.
Вывод
В ходе нашей работы мы: 1. Познакомились с литературой о промышленном значении, свойствах целлюлозы, а также нестандартных способах получения целлюлозы.
2. Изучили свойства полученных производных целлюлозы, которые получили в ходе экспериментальной части работы.
3. Приобрели навыки приготовления растворов различной концентрации, работы с концентрированными растворами кислот.
Составили коллекцию природных соединений целлюлозы и изделий из целлюлозы (см. коллекцию).
Список литературы
1. Виноградова С.В. Поликонденсационные процессы и полимеры / С.В. Виноградова, В.А. Васнев. - М.: Наука, 2000. - 372 с.
2. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Химия. 10 класс. Настольная книга учителя., - М.: Дрофа, 2004.
4. Мальцева Е.П., Материаловедение швейного производства, - 2-е изд., перераб, и доп.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983,- 232.
5. Тагер А.А. Физикохимия полимеров. - Изд. 4-е перераб, и доп. - М.: Научный мир, 2007. - 576 с.
6. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб. для вузов/- Н. Новгород: Изд-во нижегородского гос. ун-та им. Н.И. Лобачевского; Изд. Центра "Академия" ,2003. -386 с.
7. Радишевский, М.Б., Калачева, А.В., Серков, А.Т. Полунепрерывный способ производства вискозных текстильных нитей. - Химические волокна. - № 6, 2003. - С. 15-17.
8. Хохлов А.Р. Лекции по физической химии полимеров/ А.Р. Хохлов, С.И. Кучанов. - М.: Мир, 2000. - 192 с.
9. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПБ., 1890-1907.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
