Характеристика використаного волокна

Волокна бавовни отримують з рослини бавовнику, що належить до сімейства мальвових. Волокна являють собою клітини з дуже тонкими стінками і внутрішньою площиною, наповненою при житті волокна рослинним соком–протоплазмою. Після відділення волокон від насіння сік висихає і на внутрішніх стінках каналу залишається невеликий зернистий осад. Середня довжина волокон бавовни різних сортів коливається в межах 22–50мм при поперечнику 18–25 мм. Залежно від різновиду і зрілості волокна міцність його при розриві коливається в межах 0,5–10г (в середньому 4–5г), подовження при розриві становить 4–13% (в середньому 7–8%). Щільність бавовняного волокна дорівнює 1,53. Вміст вологи в зрілих волокнах досягає 5,5–6,5%, але при зберіганні в сирих приміщеннях може збільшитися. У нормальних атмосферних умовах (при температурі 20 ͦ С і відносній вологості повітря 65%) вміст вологи в волокнах становить 8,5%.

Бавовняне волокно являє собою складну не однакову по довжині і поперечному перетину капілярну трубочку, що складається з молекул целюлози і її супутників, з внутрішнім каналом, заповненим протоплазмою.

Поверхня волокна покрита тонким прошарком воскоподібної речовини, органічно пов'язаних з первинною клітинною стінкою.

Хімічний склад бавовняного волокна (вміст у % в перерахунку на суху речовину):

Целюлоза 88–96

Азотовмісні речовини 1,1–1,9

Пектинові речовини 0,7–1,2

Воскоподібні речовини 0,6–1

Цукру до 0,3

Зольні речовини 0,7–1,6

 

 

Макромолекули целюлози являють собою лінійні нерозгалужені ланцюги, побудовані з великої кількості d–глюкопіраноз, з'єднаних між собою 1,4–β–глюкозоїдними зв'язками і можуть бути представлені в наступному вигляді

Структурна формула целюлози

Ступінь полімеризації целюлози бавовняного волокна становить 10000–15000.

Елементарна ланка целюлози включає два вторинних (у 2–го і 3–го вуглецевого атомів) і один первинний (у 6–го вуглецевого атома) гідроксили. Всі гідроксильні групи дуже відрізняються один від одного по реакційній здатності. При дії концентрованих розчинів лугів на целюлозу з лугом реагують як первинні, так і вторинні гідроксильні групи.

Целюлоза – текстильний полімер. Її макромолекули володіють високим ступенем асиметрії внаслідок циклічної структури елементарної ланки, наявності високополярних ОН – груп і їх міжмолекулярних зв'язків. Міжмолекулярні зв’язки в целюлозі здійснюється як фізичними силами з малою енергією взаємодії (сили Ван–дер–Ваальса), так і водневими зв'язками. Надмолекулярна структура целюлози визначається ступенем орієнтації щільністю пакування макромолекул в волокнах. Целюлоза характеризується неоднорідністю надмолекулярної структури.

На деяких ділянках її макромолекули добре орієнтовані і щільно упаковані (кристалічна частина волокна). Надмолекулярна структура целюлози визначає багато її властивостей і реакційну здатність.

Термостійкість целюлози дуже обмежена і в більшій ступені залежить від тривалості впливу температури. Вже тривале нагрівання при температурі 100 ºС позначається на здатності волокна до набухання, отже, і на його зафарбовуваність. Целюлоза витримує короткочасну дію 180 – 200 ºС. При температурі вище 275 ºС починається інтенсивне розкладання целюлози з утворенням рідких та газоподібних продуктів різного складу. При температурі вище 400 – 450 ºС видаляються, всі газоподібні продукти розкладання, і залишається твердий осад.

Глюкозидні зв'язки молекул целюлози дуже нестійкі до мінеральних кислот і легко гідролізуються, тобто розриваються з приєднанням води, що призводить до руйнування макромолекул. Гідролізація дії кислот залежить від їх природи. Особливо впливають на деструкцію целюлози мінеральні кислоти як азотна, сірчана, слабо діє фосфорна, ПАР і ще слабкіше – органічні кислоти. Помітно проявляється залежність гідролітичної дії розчинів кислоти від температури: підвищення температури з 80 ºС до 90 ºС впливає сильніше, ніж збільшення концентрації сірчаної кислоти вдвічі.

Розчини кислих солей діють на целюлозу подібно кислотам. Аналогічно реагують і ті середні солі, які піддаються гідролізу при нагріванні. Целюлоза набухає в концентрованих розчинах, стійка до більшості органічних розчинників і не розчиняється в спиртах, ефірах, бензолі, хлорованих вуглеводнях.

Слабкі розчини їдкого натру при звичайній температурі не діють на целюлозу. Але невелика частина целюлози переходить в розчин при кип'ятінні з 1%–м розчином NaOH. При збільшенні концентрації лугу розчинність целюлози помітно збільшується. Особливо впливає на целюлозу розчин лугу в присутності повітря. У концентрованих розчинах їдкого натру (вище 10%) при звичайній температурі бавовняне волокно набухає, стає еластичним і коротшає по довжині.

 

 

Відновники не впливають на целюлозу, окислювачі руйнують її, перетворюючи на оксицелюлозу. Під дією окислювачів відбувається окислення функціональних груп целюлози і деструкція ланцюгів в результаті розриву глюкозоїдних зв'язків. В опоряджувальному виробництві застосовуються наступні окислювачі: гіпохлорид натрію, хлорид натрію, азотна кислота.

При опроміненні текстильних матеріалів із целюлозних волокон сонячним світлом в атмосфері кисню повітря відбуваються процеси фотоокислення, а при наявності гігроскопічної вологи має місце реакція фотогідролізу.