3.2.4. Определение средней степени полимеризации целлюлозы.

Навеску целлюлозы, рассчитанную по формуле и взвешенную с точностью до 0,0002 г и 1,5 г металлической кусковой меди помещают в толстостенную банку и приливают требуемое количество медно-аммиачного раствора. Банку закрывают пробкой, встряхивают и помещают в термостат при температуре 20 ± 0,2 °С.

Расчет массы навески воздушно-сухой целлюлозы, г, необходимой для приготовления медно-аммиачного раствора целлюлозы, производят по формуле:

G = V*c/(10*(100-W) ,

где:

V - рабочий объем банки, см³;

с - концентрация целлюлозы в растворе, г/см³;

W – влажность целлюлозы в %.

Банку помещают на мешалку. Обычно для полного растворения целлюлозы требуется 20-30 мин. 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 измеряют время истечения растворителя (t₀). Из полученных данных рассчитывают величину (_уд), характеризующую повышение вязкости раствора по отношению к вязкости растворителя, по формуле:

_уд = (t₁/t₀) – 1

Среднюю степень полимеризации рассчитывают по формуле:

СП=(2000·_уд )/C·(1+0,29·_уд ),

где:

_уд – удельная вязкость;

t₁ - время истечения раствора, сек.;

t_o - время истечения растворителя, сек.;

C - концентрация целлюлозы в растворе, [г/л].

3.2.5. Определение карбоксильных групп.

1 г. воздушно-сухой целлюлозы помещают в колбу на 30 мин в 50 см³ 0,1 н раствора HCl. Затем целлюлозу вновь промывают для удаления кислоты дистиллированной водой, отжимают и взвешивают. В полученной целлюлозе определяют содержание карбоксильных групп. Для определения содержания карбоксильных групп целлюлозу помещают в колбу и заливают 50 см³ раствора солей (0,02 н NaHCO₃ + 0,2 н NaCl). Колбу закрывают пробкой и встряхивают до получения однородной суспензии. Через час жидкость отфильтровывают на сухом стеклянном фильтре №1; 25 см³ фильтрата титруют 0,1 н HCl с индикатором метиловым красным до достижения переходной окраски (переход из желтого в малиновый). Раствор кипятят несколько минут для удаления CO₂. Быстро охлаждают и затем титруют до нового изменения окраски. Параллельно титруют таким же образом 25 см³ раствора бикарбоната (контрольная проба).

Содержание карбоксильных групп, в моль/100 г а. с. ц., рассчитывают по формуле:

Х = (В - a - Ya/50)*(50/25Д),

Д = m× К_сух

Y = m_{вл м} - m

где: m – масса навески;

m_{вл м} – масса влажного материала;

а - расход 0,1 н HCl на титрование 25 см³ фильтрата, см³;

В -то же на титрование 25 см³ раствора бикарбоната, см³;

Y – содержание воды в навеске целлюлозы после обработки кислотой, г;

Д - навески абсолютно сухой целлюлозы, г.

3.2.6. Определение медного числа целлюлозы.

Для данного анализа используют 3 конические колбы по 100 см³. В одну из них помещают измельченную навеску целлюлозы около 1 г и приливают 20 см³ дистиллированной воды. В другую коническую колбу наливают 20 см³ раствора сернокислой меди (раствор I). В третью коническую колбу наливают 20 см³ щелочного раствора сегнетовой соли (раствор II). Одновременно все 3 колбы ставят на плитку и доводят до кипения.

Затем раствор I и раствор II сливают вместе, перемешивают и переносят в колбу с навеской. Полученную реакционную смесь ставят на плитку и кипятят 2-3 минуты. Снятую с плитки колбу выдерживают на воздухе 5 мин., а затем охлаждают под холодной водой до комнатной температуры.

Содержимое колбы после охлаждения фильтруют через фарфоровую воронку. Целлюлозу с осадком Cu₂O промывают горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. Промывные воды выливают и колбу тщательно моют.

Закись меди растворяют 30 см³ раствора сернокислого железа. Целлюлозу на фильтре промывают в два приема по 30 см³ раствора серной кислоты концентрацией 4 моль/дм³ и затем 150 см³ дистиллированной воды. Фильтрат титруют 0,04 моль/дм³ раствором перманганата калия до устойчивой розовой окраски.

Медное число в г. на 100 г. абсолютно сухой целлюлозы вычисляют по формуле:

Cu = [(V·0,00254)/(m·К_сух)] ·100;

где:

V - объем 0,04 моль/дм³ раствора перманганата калия, концентрацией, израсходованного на титрование, см³;

0,00254 - масса меди, соответствующая 1 см³ 0,04 моль/дм³ раствора перманганата калия;

m – воздушно-сухая навеска целлюлозы, г;

К_сух – коэффициент сухости целлюлозы.

4. Экспериментальная часть.

4.1. Исследование морфологической структуры целлюлозы.

4.1.1. Определение породного состава волокон.

1. ранние трахеиды

2. поздние трахеиды

3. окаймленные поры

4. полуокаймленные оконцевые поры

5. полуокаймленные пицеоидные поры

6. волокно ели волокно сосны

Образец целлюлозы состоит из волокон хвойных пород, а именно, из волокон сосны и ели. Индивидуальные волокна в основном длинные, т.е. слабодеструктированные.

4.1.2. Определение равномерности отбелки.

Проводя микроскопический анализ согласно методике (3.1.2.) наблюдаем, что преобладают бесцветные волокна, значит, исследуемая целлюлоза отбелена равномерно.

4.1.3. Определение метода варки технической целлюлозы.

Проводя микроскопический анализ согласно методике (3.1.3.) наблюдаем, что волокна целлюлозы в результате эксперимента окрасились в фиолетовый цвет, из чего следует, что целлюлоза получена сульфатным методом варки.

4.2. Химический и физико-химический анализ.

4.2.1. Определение влажности.

m = 42,36 г;

m₁ = 45,385 г;

m₂ = 45,195 г

W = [(45,385 - 45,195)/(45,385 - 42,36)]×100% = 6,2 %

К_сух = (100 – 6,2)/100 = 0,938