авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Химическая модификация пенькового и джутового волокон регулируемым удалением примесей

-- [ Страница 2 ] --

С помощью метода ИК спектроскопии показано, что инертность лигнина пеньки и джута в реакциях щелочного гидролиза связана с присутствием в нем фенилпропановых структур, содержащих метоксильные группы (гваяцильные и сирингильные). Низкая растворимость гемицеллюлоз джутового волокна в щелочных растворах, по-видимому, объясняется образованием щелочестабильных лигноуглеводных связей как в срединных пластинках, так и в клеточных стенках.

Разработанные ранее для химической модификации короткого льноволокна композиционные составы на основе восстановителей и комплексона в незначительной степени повышают растворимость лигнина технических волокон и практически не влияют на способность их к элементаризации.

Учитывая особенности химического состава лигнина и повышенное его содержание в джутовом и пеньковом волокнах, выдвинута гипотеза, что в целом основа лигноуглеводного комплекса (ЛУК) технических лубяных волокон может иметь определенную аналогию с ЛУК древесных пород. Поэтому для интенсификации процессов их делигнификации можно использовать некоторые приемы, применяемые в процессах получения и облагораживания древесной целлюлозы. В качестве активного делигнифицирующего агента предложено использовать сульфид натрия. С учетом возможного протекания процесса деструкции целлюлозы в его присутствии для каждого вида волокна определены концентрационные диапазоны, в которых процесс растворения проходит достаточно интенсивно без заметных деструкционных изменений в углеводной части (рис.2). При концентрации сульфида натрия в растворе 1,5-2 г/л степень растворения целлюлозы составляет всего 10 – 12 %. При повышении его содержания в системе наблюдается значительная активация ее растворения (до 25 – 42 %), что свидетельствует о распространении гидролитических процессов на целлюлозную составляющую ЛУК.

Использование сульфида натрия увеличивает растворимость лигнина пенькового волокна на 45 %, джутового на – 25 % при двукратном снижении степени одревеснения волокон, повышает степень элементаризации комплексных пучков без потери прочности волокон.

На основании анализа ИК и УФ спектров препаратов лигнина и его модельного соединения – изоэвгенола, обработанных в щелочно-сульфидном растворе, выдвинуто предположение, что основные химические трансформации в макромолекуле лигнина в этих условиях происходят в алифатических цепях и практически не затрагивают фенольные структуры с метоксильными группами. Накопление ОН-групп в пропановых цепях способствует повышению гидрофильности лигнина и обеспечивает его гидролиз и растворение. Воздействие щелочно-сульфидных систем разрушает соединительные ткани в комплексном пучке и вызывает глубокие трансформации в его структуре, сопровождающиеся значительным снижением степени одревеснения, в том числе и у джутового волокна (табл.2). В результате, происходит дополнительное дробление и распад комплексов с образованием волокон с техническими характеристиками, необходимыми для совместной переработки с другими видами волокнистого сырья (линейная плотность не более 3 текс, средняя длина – ~ 40 мм).

Таблица 2

Остаточное содержание лигнина и степень одревеснения лубяных волокон после обработки щелочно-сульфидным раствором

Волокно Содержание лигнина, % Степень одревеснения, %
льняное пеньковое джутовое 1,6 2,5 11,2 11 24 38

Обработка льняного волокна в тех же условиях приводит к двукратному снижению прочностных показателей. Это связано с глубокими нарушениями в структуре комплексных волокон, приводящими к отщеплению большого числа элементарных, вплоть до их деструкции. Лишенное большой части примесей, выполняющих защитную функцию для целлюлозы, элементарное волокно льна становиться доступным для гидролизующих реагентов.

Проведенные исследования показали, что щелочно-сульфидные системы проявляют высокую эффективность в процессах модификации только пенькового и джутового волокон. В связи с повышенным риском деструкции целлюлозы льняного волокна, применение сульфида натрия для его модификации нецелесообразно.

3.2 Разработка механохимического способа модификации технических лубяных волокон

Выявленные закономерности делигнификации и элементаризации пенькового и джутового волокон позволили разработать основные принципы построения технологической цепочки их механохимической модификации. Предложены и обоснованы составы растворов для химической модификации исследуемых волокон, определены концентрационные и временные параметры проведения процесса модификации.

Определена последовательность операций механического и химического воздействия на лубяные пучки (рис.3), которая позволяет получать модифицированные волокна с техническими характеристиками, необходимыми для совместной переработки в хлопко- или шерстопрядильном производствах (табл.3).

Рис.3. Технологическая схема механохимической модификации лубяных волокон

По разработанной технологии получены экспериментальные партии модифицированных пеньковых и джутовых волокон. Проведенная в условиях Фурмановской прядильной фабрики №2 оценка способности к переработке таких волокон показала, что, в отличие от льняного, пеньковое и джутовое волокна более подвержены разрушению при многократных механических нагрузках. При прохождении через гарнитуру чесальной машины, наряду с утонением (на 21-27 %), происходит их дополнительное укорочение на 46 – 55 %. Большое содержание коротких волокон в дальнейшем может затруднять процесс формирования пряжи и увеличит потери волокна при прядении. Наиболее рациональным способом, снижающим разрушающее действие на модифицированные пеньковое и джутовое волокна органов трепального и чесального оборудования, является формирование смесей с хлопком (и / или химическими волокнами) на приготовительном оборудовании. Введение в смеску эластичного и устойчивого к механическим нагрузкам хлопкового волокна снижает интенсивность воздействия на них гарнитур чесальной машины.

При прочесе смески с соотношением лубяное волокно – 20 %: хлопковое – 80 % средняя длина пеньковых и джутовых волокон уменьшается лишь до 30 мм у пенькового и 26,9 мм у джутового, т.е. практически приближается к длине хлопкового волокна. Однако, при увеличении доли лубяных волокон в смеске до 50 % отмечается тенденция к дальнейшему их укорочению, возникает риск излишнего дробления волокон и выпадения их в угары (табл.4).

Таблица 3

Технические характеристики экспериментальных

партий модифицированных пеньковых и джутовых волокон

Показатели Модифицированное волокно
пеньковое джутовое
Линейная плотность, текс Средняя длина, мм Количество волокон, %, с длиной, мм менее 15,0 15,1 – 30,0 30,1 – 60,0 более 60,1 Извитость (кол. изгибов. на 1 см) Разрушающее напряжение Степень одревеснения, % Гигроскопические свойства: капиллярность, мм /10 мин водопоглощение, г/г волокна 2,6 42,0 12,1 21,4 40,0 26,5 2-4 2,3 24 85 16 2,9 41,0 15,3 26,0 36,2 22,5 2-3 5,0 38 85 24

С учетом повышенной степени одревеснения, грубости и жесткости технических лубяных волокон, частично сохраняющихся и после химической модификации, рекомендовано в хлопкопрядении использовать их при выработке пряж повышенной линейной плотности (не менее 50 текс).

Таблица 4

Изменение длины модифицированных лубяных волокон в процессе чесания

Волокно Средняя длина волокна, мм
до кардочесания после кардочесания
без добавления хлопка смески с хлопком (20:80) смески с хлопком (50:50)
пеньковое 42,1 22,7 30,0 24,6
джутовое 41,1 18,2 26,9 22,0

3.3 Исследование влияния плазменно-растворного воздействия на степень делигнификации лубяных волокон

С целью активации процессов разрушения и удаления лигнина из технических лубяных волокон (в первую очередь джута) оценена возможность использования газоразрядной активации. Состав активных частиц, образующихся в водных растворах электролитов под действием разрядов атмосферного давления, близок к составу частиц, участвующих в процессах облагораживания целлюлозных материалов. Для наибольшего эффекта модифицирования необходимо применение такой плазменно-растворной системы, в которой зона плазмы генерируется непосредственно в объеме раствора и реакции в активированном растворе могут быть скомбинированы с прямым действием плазмы на волокно. Этим требованиям отвечает «торцевой разряд», относящийся к типу так называемых «подводных» разрядов.

Активация в плазменно-растворной системе, не вызывая существенных изменений содержания лигнина в лубяных волокнах, вызывает резкое уменьшение их степени одревеснения: у льняного и пенькового волокон в 1,2, у джутового – в 1,6 раза. Этот факт свидетельствует о деструкционных изменениях в лигнинном компоненте, являющихся следствием разрядной обработки. В результате, происходит нарушение целостности лигноуглеводного комплекса, что при дальнейшей щелочной варке должно способствовать протеканию в нем гидролитических процессов. За 60 мин щелочной обработки льняное волокно теряет 68 % лигнина, для пенькового и джутового волокон этот показатель составляет соответственно 64 и 45 %. Следствием гидролиза лигнина является уменьшение содержания одревесневших компонентов волокон – соответственно на 64,4; 54,8; 56,7 %. Двухчасовая варка при концентрации щелочи 10 г/л не обеспечивает подобных результатов.

Плазменно-растворная технология модифицирования лубяных волокон представляет несомненный интерес как с точки зрения повышения экологичности производства, так и с экономической точки зрения. Несмотря на ее явные достоинства, следует отметить, что производственное освоение невозможно без разработки нового или модернизации существующего технологического оборудования. На настоящем этапе эта работа находится на стадии лабораторных исследований, обозначивших ее перспективность.

3.4 Обоснование возможности совмещения процессов химической модификации лубяных волокон и крашения их кубовыми и сернистыми красителями

Для оценки возможности совмещения процесса модификации исследуемых волокон с окрашиванием их кубовыми и сернистыми красителями изучено влияние природы волокнистого материала на динамику изменения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) красильно-модифицирующих растворов.

В присутствии пенькового волокна динамика роста ОВП аналогична процессу, протекающему в системе, содержащей льняное волокно, а значение ОВП даже превышает этот показатель (-818 мВ против -800 мВ). Образующийся в растворе в результате гидролиза полисахаридов комплекс редуцирующих веществ может выступать в качестве восстановителя ряда кубовых красителей (с ЛП <800 мВ), а также сернистых. Повышению ОВП до –842 мВ способствует введение в раствор сульфида натрия.

В присутствии джутового волокна рост ОВП в растворе гидроксида натрия существенно замедляется, максимальное его значение не превышает –710 мВ. Сульфид натрия повышает ОВП всего лишь на 50 мВ. Это может быть связано с более плотной, чем у льна и пеньки, упаковкой элементарных волокон, затрудняющей сорбционно-диффузионные процессы, и меньшей доступностью внутренней структуры для проникновения химических реагентов и красителей. Высокая степень лигнификации волокна, прочные химические связи в лигноуглеводном комплексе препятствуют его разрушению и переходу редуцирующих веществ в раствор (рис.4).

Из данных табл.5 следует, что в присутствии сульфида натрия количество редуцирующих веществ, перешедших в раствор в течение 60 мин обработки, увеличилось в 7 раз при обработке льняного волокна, в 9 раз – пенькового. В меньшей степени сульфид натрия активирует выход моносахаридов в раствор при обработке джутового волокна (рост в 4,5 раза). Образующееся в этой системе количество редуцирующих веществ и их состав не в состоянии обеспечить необходимый для восстановления кубовых красителей ВП.

Таблица 5

Влияние сульфида натрия на образование редуцирующих веществ при гидролитической деструкции целлюлоз различных волокон

Волокно Содержание редуцирующих веществ в растворе, г/л при обработке в течение 60 мин
щелочным раствором щелочно-сульфидным раствором
льняное 0,034 0,24
пеньковое 0,038 0,34
джутовое 0,018 0,08


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.