7. Теории надмолекулярного строения целлюлозы.

Мицеллярная – целлюлозные волокна построены из агрегатов молекул (мицелл), которые имеют поверхность раздела и связанны между собой межмицеллярными силами.

Аморфного строения – целлюлоза – однофазная аморфная система с выосокой упорядоченностью.

Кристаллического строения: аморфно-кристаллического строения (рассматривает целлюлозу как двухфазную систему) и кристаллического строения (целлюлоза как кристаллическая фаза с дефектами кристаллической решетки).

Теория аморфно-кристаллического строения, основные элементы надмолекулярной структуры целлюлозы – микрофибриллы, которые собираются в более крупные агрегаты – фибриллы. Макромолекулы целлюлозы проходят в продольном направлении микрофибрилл, образуя чередующиеся участки, различающиеся степенью упорядоченности, – кристаллические (кристаллиты) и аморфные. Эти участки можно рассматривать как кристаллическую и аморфную фазы. Порядок в расположении макромолекул в аморфных и кристаллических участках поддерживается силами Ван-дер-Ваальса и водородными связями.

Строение макромолекул – модель «бахромчатой фибриллы»:

Степень кристалличности – доля кристаллической части в образце целлюлозы, %

хлопковый линтер 72%

беленая сульф. Хв. Целлюлоза 68%

беленая сульф. Лиственная береза 65%

вискозное волокно 45%

8. Модели микрофибрилл целлюлозы.

Модель Престона – микрофибриллы (элементарные фибриллы) имеют прямоугольное поперечное сечение размерами около 5×10 нм. В центре микрофибриллы имеется кристаллический стержень, окруженный паракристаллической частью, состоящей из менее упорядоченных макромолекул целлюлозы и гемицеллюлоз. Переход от кристаллического стержня к паракристаллической части плавный.

Модель Фрей-Висслинга – микрофибриллы имеют прямоугольное сечение размерами 10×20 нм. Они разделяются на четыре элементарных фибриллы с поперечным сечением 5×10 нм. Четкой границы между элементарными фибриллами нет. Каждая элементарная фибрилла имеет в центре кристаллический стержень (3×7 нм), окруженный паракристаллической частью.

Модель Фенгела – элементарные фибриллы и элементы меньшей толщины (около 3 нм) отделены друг от друга тонкими слоями гемицеллюлоз, а микрофибрилла в целом (поперечные размеры 25×25 им) окружена паракристаллической частью с внедренными в нее гемицеллюлозами и связанным с ними лигнином.

9. Модель элементарной кристаллической ячейки целлюлозы.

ячейка целлюлозы является моноклинной – простейший тип ячеек, у которой ребра имеют разную длину и угол не равен 90 град.

и число звеньев в ячейке – 4.

Цепи целлюлозы идут вдоль ребер с и каждая угловая цепь принадлежит одновременно четырем смежным ячейкам. По центральной оси ячейки проходит еще одна цепь, которая идет в противоположном направлении и смещена на половину звена по сравнению с угловыми цепями. Порядок расположения цепей и звеньев поддерживается силами трех типов: – вдоль ребер с – силами химических валентностей (гликозидные связи); – в направлении ребер а – Н-связями; – в направлении ребер в – силами Ван-дер-Ваальса.

а = 0,82 нм; в = 0,79 нм; с = 1,03 нм и α = 97°

Элементарная ячейка целлюлозы: а – модель ячейки целлюлозы I;