книги из ГПНТБ / Петерс, Р. Х. Текстильная химия. Очистка текстильных материалов от загрязнений

при этом первичная стенка полностью расширяется. Было обна­ ружено, что при дальнейшем увеличении концентрации едкого натра микроскопические изменения не обнаруживаются. Необхо­ димо отметить, что волокна хлопка различных сортов с первич­ ной стенкой различной толщины будут несколько отличаться друг от друга, хотя картина набухания будет одна и та же.

Первичная стенка волокна с фибриллами, извивающимися по спирали под углом 70° [12], ограничивает набухание; предпола­ гают, что полностью расширенная первичная стенка соответствует размерам хлопкового волокна в семенной коробочке до ее раскры­

пичение набухания первичной стенки может быть показано при исследовании набухания волокна, обрезанного с концов, в котором целлюлоза может выдавливаться с концов. Это явление схематично представлено на рис. 74. Если первичная стенка изменяется или повреждается любым способом, например при механическом тре­ нии наждачной бумагой или при отварке, то усадка волокна уве­ личивается, что можно видеть из рис. 75.

Микроскопические исследования могут быть использованы для определения степени мерсеризации пряжи или ткани. Волокна, взятые из ткани, могут быть неоднородными по форме, так как в процессе мерсеризации развиваемое в них боковое давление может сдерживаться благодаря компактности структуры ткани. Такое явление может привести к образованию плоских волокон, или их поперечное сечение принимает полигональную форму. Луч­ шим методом является разрезание образца на отрезки длиной 2 мм и погружение нарезанных волокон в масло с последующим подсчетом количества волокон, полностью свободных от завитков. Волокна, обнаруживающие любую извитость, рассматриваются как не полностью мерсеризованные [11].

131

Этот метод испытания позволяет определить локальную нере­ гулярность мерсеризованных изделий, например неравномерность мерсеризации, возникающую из-за плохого смачивания хлопка раствором едкого натра. Результаты испытания следует интерпре­ тировать с осторожностью, поскольку распрямление извитых во­ локон в растворе, едкого натра зависит от зрелости хлопка, струк­ туры пряжи и ткани и .химической деструкции хлопка.

Тем не менее метод полезен для практических целей — для вы­ явления неравномерности эффекта мерсеризации. Результаты по­ добного эксперимента в зависимости от концентрации едкого натра представлены нарис. 76 [1].

Крутка пряжи и переплетение ткани играют важную роль в оп­ ределении степени распрямленное™ волокон. Для пряжи количе­ ство выпрямленных волокон быстро увеличивается по мере увели­ чения крутки:

Натяжение также влияет на результаты испытания, например,

ной коробочки хлопка и, следовательно, обладают меньшей изви­ тостью, чем обычные волокна. Тонкостенные волокна также обнаруживают небольшую извитость. Несозревшие тонкостенные

132

Рентгеноскопия необработанных и мерсеризованных хлопко­ вых волокон показала, что имеет место ' изменение кристалличе­ ской структуры; исходная целлюлоза I переходит в целлюлозу I I

хлопка, подвергнутого полной мерсеризации, кристалличность из меняется в пределах 70—50% [52]. При мерсеризации под натя

ломления. Оно изменяется незначительно при мерсеризации хлопка под натяжением; при мерсеризации без натяжения наблюдается

134

снижение степени ориентации [147]. Физические свойства мерсери­ зованных волокон связаны со степенью ориентации; модуль Юнга увеличивался по мере увеличения степени ориентации, в то время как удлинение .. волокна, напротив, уменьшалось по мере увеличения ориента­ ции [49, 51, 57] (рис. 81).

Изменение свойств бумажной пульпы, набухшей в щелочных растворах различной концентрации

135

Предполагают [48], что механические свойства хлопка в неко­ торой степени зависят от его «спиральной» структуры. Если хло­ пок подвергнуть действию нагрузки, то витки фибрилл дадут возможность волокну удлиняться подобно пружине. В такой структуре, как хлопок, об-

порядочность ориентации кристаллитов сочетается с локальной ориентацией фибрилл.

Уменьшение равномерности кристаллитов, особенно в углах спирали, очевидно, возникает при некотором раскручивании воло-

136

жестче и менее растяжимы, чем более ориентированы их макро­

участков волокна и увеличивает долю доступных областей, то мерсеризованные волокна имеют большую абсорбционную спо­ собность и повышенную реакционную способность по отношению к химическим реагентам. Влагопоглощение из атмосферы, впи­ тывание воды из раствора, . адсорбция щелочей и красителей, а также скорость гидролиза и окисления увеличиваются у мерсе­ ризованного хлопка. Эти свойства, естественно, зависят от усло­

Влагопоглощение волокна определяется доступностью струк­ туры волокна, т. е. неупорядоченными и частично неупорядоченными участками, а также поверхностью кристаллитов, определяю­ щих сорбционные свойства волокна. График зависимости отно­ сительной сорбции (влагопоглощение любого целлюлозного мате­ риала к влагопоглощению хлопка) от степени «аморфности» мате­ риала выражается прямой линией [44].

137

Влагопоглощение мерсеризованного хлопка изменяется в зави­

ï

с

Ö

Рис. 83. Кривые сорбции воды хлопком, мерсеризованным растворами едкого натра различных концентраций:

/ — относительная влажность в %; 2 — адсорбция; 3 — десорбция;

138

Изменение влагопоглощения как функции концентрации едкого натра представлено на рис. 83, из которого видно, что при дости­ жении концентрации едкого натра 10% происходит увеличение влагопоглощения [20]. Это проявляется в изменении относитель­ ной сорбции и степени набухания. Относительная сорбция остается почти постоянной до значительного набухания хлопка.

Необходимо отметить, что влагопоглощение и другие свойства волокна, возникающие при мерсеризации, зависят также от вида обработок после мерсеризации, особенно от сушки и отварки [9].

Адсорбция красителей

Адсорбция красителей увеличивается после мерсеризации и зависит от концентрации применяемого едкого натра. Мерсериза­ ция не только увеличивает количество сорбированного красителя, но также повышает скорость крашения, что видно из приведенных ниже данных.

присутствии хлористого натрия) при 90° С к м о д у л е ванны 40 : 1.

Мерсеризованная ткань также характеризуется более глубоким цветом окраски, так как мерсеризованные волокна почти пра­ вильной цилиндрической формы характеризуются меньшим светорассеиван'ием, чем плоские волокна природного хлопка [18]. От­ носительная сорбция красителя зависит от условий окрашивания и от природы применяемого красителя.

Адсорбция едкого натра и гидроокиси бария

Увеличение адсорбционных свойств хлопка после мерсериза­ ции проявляется при поглощении волокном щелочей. Отношение сорбции мерсеризованным и немерсеризованным хлопком может быть использовано в качестве характеристики степени набухания. Однако с практической точки зрения, гидроокись бария является более удобным препаратом для оценки степени набухания. Отно­ шение поглощения этого реагента мерсеризованным и немерсеризо­ ванным волокном носит название «баритового числа [10].

Баритовое число после мерсеризации составляет 116—130 для ткани и 150—160 для пряжи. Зависимость баритового числа от

139

концентрации едкого натра в мерсеризационном растворе пред­ ставлена на рис. 84, из которого видно также влияние условий мерсеризации.

з,оу

Рис. 84. Баритовое число в зависимости от концентра­

ванная без натяжения; 2,2'— мерсеризованная без натяжения, а затем вторично с натяжением; 3,3'— мерсеризованная под натя­ жением

12. РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕРСЕРИЗОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изменения, возникающие в результате мерсеризации, выража­ ются в увеличении реакционной способности целлюлозы. Одним из ранних методов оценки реакционной способности было опре­ деление медного числа, получаемого после обработки хлопка ще­ лочными растворами гипобромита [26, 30].

Отношение медных чисел мерсеризованного и немерсеризованного хлопка соответствует отношению их реакционной способ­ ности, и, как предполагают, результаты подобных определений за­ висят от концентрации едкого натра и натяжения, применяемого во время мерсеризации, которое снижает отношение реакционных способностей мерсеризованного и немерсеризованного хлопка [1]. Это отношение зависит от природы реагента. Например, для ти­ пично мерсеризованной хлопчатобумажной ткани отношение реак­ ционных способностей составляет 1,25 по отношению к водяному пару, 1,77 — по отношению к едкому натру и 1,56 — к щелочному гипобромиту [59].

140