為什么棉纖維素耐堿不耐酸?
棉纖維素大分子的化學結(jié)構(gòu)是由β—D葡萄糖?;舜艘?,4甙鍵聯(lián)結(jié)而成,大分子的兩個末端葡萄糖?;鶐в胁煌鶊F,一端有四個自由羥基,另一端有三個自由經(jīng)基和一個半縮醛羥基。纖維素大分子鏈中的貳鍵對堿的穩(wěn)定性較高,對酸則易發(fā)生水解,使大分子聚合度下降,分子間力減弱,因而強度下降。
目前纖維素對堿的作用機理說法不一,但普遍認為,堿只能與纖維大分子上的輕基發(fā)生作用。有人將濃堿與纖維素作用后的產(chǎn)物用醇等試劑長時間沖洗,卻總有部分堿洗不掉,說明堿確實與纖維素發(fā)生了化學反應。
其作用原理有兩種理論解釋:一種觀點認為纖維素是一種弱酸;它與堿發(fā)生了類似中和反應而生成醇鈉化合物;另一種觀點認為堿和纖維素輕基結(jié)合,形成分子化合物,即分子化合說。
一般認為以上兩種反應可能同時存在。但堿與纖維素作用后的產(chǎn)物叫堿纖維素,它是一種不穩(wěn)定的化合物,經(jīng)水洗后仍能恢復原來的纖維素分子結(jié)構(gòu),但纖維的微結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,結(jié)晶區(qū)減少了,無定形區(qū)增加了。天然棉纖維的結(jié)晶度為70%,經(jīng)濃堿作用后的絲光棉纖維,結(jié)晶度降至50%一60%,這說明堿液使纖維發(fā)生膨化而破壞了部分結(jié)晶區(qū),這種作用很有實用意義,是棉纖維染整加工中的重要環(huán)節(jié)。
因此,在染整加工中利用不同濃堿的作用可得到絲光、堿縮等效果,還可以生產(chǎn)泡泡紗等產(chǎn)品。纖維素纖維遇酸后,常表現(xiàn)出手感變硬、強度降低,甚至會全部炭化。這是由于酸對纖維素分子中甙鍵水解起催化作用,水解后形成聚合度不同的混合物,被稱為水解纖維素。水解纖維素的化學組成與原纖維素并無區(qū)別,只是聚合度較低,纖維素相對分子質(zhì)量具有更大的多分散性。水解纖維素若繼續(xù)與酸作用,聚合度降至50左右稱為纖維素糊精。
如果纖維素甙鍵完全水解斷裂則產(chǎn)物就是葡萄糖。影響纖維素水解的因素主要是酸的性質(zhì)、反應溫度及作用時間。
在實際生產(chǎn)中,如果用酸工藝適當,就不會產(chǎn)生纖維嚴重損傷。酸與纖維素作用的一般規(guī)律是,酸性愈強,催化能力愈強,水解速度加快。強無機酸如鹽酸、硫酸、硝酸對纖維素水解特別強,弱酸如磷酸、硼酸催化活性較弱;有機酸如醋酸則更緩和。酸對纖維素纖維雖有危害,但只要控制得當,仍有許多實際用處。
如織物經(jīng)含氯漂白劑漂白后用稀酸處理,可進一步加強漂白作用;可用酸中和織物上剩余的堿;棉織物用酸處理生產(chǎn)蟬翼紗;滌棉織物的爛花鞘等產(chǎn)品均有應用。
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