السليلوز موزعة في الطبيعة. الموسوعة الكبرى للنفط والغاز

السليلوز (سليلوز فرنسي، من اللاتينية cellula، حرفيًا - غرفة صغيرة، خلية، هنا - خلية)

الألياف، وهي واحدة من البوليمرات الطبيعية الأكثر شيوعًا (عديد السكاريد (انظر عديدات السكاريد))؛ المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية، والذي يحدد القوة الميكانيكية ومرونة الأنسجة النباتية. وهكذا فإن نسبة اللون في شعر بذور القطن هي 97-98%، وفي سيقان النباتات اللحائية (الكتان، الرامي، الجوت) 75-90%، في الخشب 40-50%، القصب، الحبوب، عباد الشمس 30- 40%. ويوجد أيضًا في جسم بعض اللافقاريات السفلية.

في الجسم، يعمل الكالسيوم بشكل أساسي كمواد بناء ولا يشارك تقريبًا في عملية التمثيل الغذائي. C. لا يتم تقسيمها بواسطة الإنزيمات المعتادة للجهاز الهضمي للثدييات (الأميلاز، المالتيز)؛ تحت تأثير إنزيم السليوليز، الذي تفرزه البكتيريا المعوية للحيوانات العاشبة، يتحلل السليلوز إلى جلوكوز D. C. يحدث التخليق الحيوي بمشاركة الشكل المنشط للجلوكوز D.

هيكل وخصائص السليلوز.ج. - مادة ليفية بيضاء كثافة 1.52-1.54 جم / سم 3 (20 درجة مئوية). ج- قابل للذوبان في ما يسمى. محلول النحاس والأمونيوم [محلول هيدروكسيد كبروم أمين (II) في محلول أمونيا مائي بنسبة 25٪]، المحاليل المائية لقواعد الأمونيوم الرباعية، المحاليل المائية للمركبات المعقدة من هيدروكسيدات المعادن متعددة التكافؤ (Ni، Co) مع الأمونيا أو الإيثيلين ثنائي الأمين، و محلول قلوي لمركب الحديد ( III) مع طرطرات الصوديوم، ومحاليل ثاني أكسيد النيتروجين في ثنائي ميثيل فورماميد، وأحماض الفوسفوريك والكبريتيك المركزة (يصاحب الذوبان في الأحماض تدمير C.).

يتم بناء الجزيئات الكبيرة من الجلوكوز من وحدات أولية من الجلوكوز D (انظر الجلوكوز)، متصلة بواسطة روابط 1،4-β-جليكوسيدية في سلاسل خطية غير متفرعة:

ج- تصنف عادة على أنها بوليمرات بلورية. وتتميز بظاهرة تعدد الأشكال، أي وجود عدد من التعديلات الهيكلية (البلورية) التي تختلف في معلمات الشبكة البلورية وبعض الخواص الفيزيائية والكيميائية؛ التعديلات الرئيسية هي C. I (C. الطبيعي) وC. II (السليلوز المائي).

ج- له بنية فوق جزيئية معقدة. عنصرها الأساسي هو الألياف الدقيقة، التي تتكون من عدة مئات من الجزيئات الكبيرة ولها شكل حلزوني (سمك 35-100 Å، طول 500-600 Å وما فوق). يتم دمج الألياف الدقيقة في تكوينات أكبر (300-1500 Å)، موجهة بشكل مختلف في طبقات مختلفة من جدار الخلية. يتم "ترسيخ" الألياف بما يسمى. مصفوفة تتكون من مواد بوليمرية أخرى ذات طبيعة كربوهيدراتية (الهيمسيلولوز، البكتين) والبروتين (إكستنسين).

يتم تحلل الروابط الجليكوسيدية بين الوحدات الأولية للجزيء الكبير لـ C. بسهولة تحت تأثير الأحماض، وهذا هو سبب تدمير C. في بيئة مائية في وجود محفزات حمضية. منتج التحلل المائي الكامل لـ C. هو الجلوكوز. يشكل هذا التفاعل أساس الطريقة الصناعية لإنتاج الكحول الإيثيلي من المواد الخام المحتوية على السليلوز (انظر التحلل المائي للمواد النباتية). يحدث التحلل المائي الجزئي للحمضيات، على سبيل المثال، عند عزلها عن المواد النباتية وأثناء المعالجة الكيميائية. عن طريق التحلل المائي غير الكامل لـ C.، والذي يتم تنفيذه بطريقة لا يحدث التدمير إلا في المناطق سيئة التنظيم من الهيكل، ما يسمى. "مسحوق" الجريزوفولفين C. - مسحوق أبيض ناصع البياض.

في غياب الأكسجين، تكون درجة حرارة C. مستقرة حتى 120-150 درجة مئوية؛ مع زيادة أخرى في درجة الحرارة، تتعرض ألياف السليلوز الطبيعية للتدمير، وتتعرض هيدرات السليلوز للجفاف. فوق 300 درجة مئوية، تحدث عملية الكربنة (كربنة) للألياف - وهي عملية تستخدم في إنتاج ألياف الكربون (انظر ألياف الكربون).

نظرًا لوجود مجموعات الهيدروكسيل في الوحدات الأولية للجزيء الضخم، يتم بسهولة أسترة C. وألكلته؛ تُستخدم هذه التفاعلات على نطاق واسع في الصناعة لإنتاج إثيرات واسترات السليلوز (انظر استرات السليلوز). ج. يتفاعل مع القواعد. التفاعل مع المحاليل المركزة للصودا الكاوية، مما يؤدي إلى تكوين القلوية C. (مرسرة C.)، هو مرحلة وسيطة في إنتاج استرات C. تسبب معظم العوامل المؤكسدة أكسدة عشوائية لمجموعات الهيدروكسيل من C. إلى الألدهيد ومجموعات الكيتو أو الكربوكسيل، وبعض العوامل المؤكسدة فقط (مثل حمض الدوري وأملاحه) - انتقائية (أي أنها تؤكسد مجموعات OH في ذرات كربون معينة). C. يتعرض للتدمير التأكسدي عند إنتاج الفسكوز (انظر الفسكوز) (مرحلة ما قبل النضج القلوية C.)؛ تحدث الأكسدة أيضًا أثناء التبييض.

تطبيق السليلوز.يتم إنتاج الورق من الكربون (انظر الورق) , الورق المقوى، والألياف الصناعية المختلفة - السليلوز المائي (ألياف الفسكوز، وألياف النحاس والأمونيا (انظر ألياف النحاس والأمونيا)) وإيثر السليلوز (أسيتات وثلاثي الأسيتات - انظر ألياف الأسيتات) , الأفلام (السيلوفان)، البلاستيك والورنيشات (انظر الأترولات، أفلام السليلوز المائية، ورنيش إيثر السليلوز). تستخدم الألياف الطبيعية من القطن (القطن، اللحاء)، وكذلك الاصطناعية، على نطاق واسع في صناعة النسيج. تُستخدم مشتقات اللون (الإيثرات بشكل أساسي) كمكثفات لأحبار الطباعة، وعوامل التحجيم، ومثبتات المعلقات في صناعة المساحيق عديمة الدخان، وما إلى ذلك. ويستخدم اللون البلوري الدقيق كمواد مالئة في صناعة الأدوية وكمادة ماصة في التحليل. والكروماتوغرافيا التحضيرية.

أشعل.:نيكيتين N.I.، كيمياء الخشب والسليلوز، M. - L.، 1962؛ الموسوعة الكيميائية الموجزة، المجلد 5، م، 1967، ص. 788-95؛ روجوفين Z. A.، كيمياء السليلوز، M.، 1972؛ السليلوز ومشتقاته، العابرة. من اللغة الإنجليزية، المجلد 1-2، م، 1974؛ كريتوفيتش إل.، أساسيات الكيمياء الحيوية النباتية، الطبعة الخامسة، م.، 1971.

إل إس جالبريخ، إن دي جابرييليان.

الموسوعة السوفيتية الكبرى. - م: الموسوعة السوفيتية. 1969-1978 .

المرادفات:

انظر ما هو "السليلوز" في القواميس الأخرى:

السليلوز ... ويكيبيديا

1) خلاف ذلك الألياف؛ 2) نوع من ورق البرشمان مصنوع من خليط من الخشب والطين والقطن. قاموس كامل للكلمات الأجنبية التي دخلت حيز الاستخدام في اللغة الروسية. بوبوف م.، 1907. السليلوز 1) الألياف؛ 2) الورق المصنوع من الخشب بخليط من... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

Gossypin، السليلوز، الألياف قاموس المرادفات الروسية. اسم السليلوز عدد المرادفات: 12 قلوي السليلوز (1) ... قاموس المرادفات

- (C6H10O5) وهو كربوهيدرات من مجموعة السكريات المتعددة (POLYSACCHARIDES) وهو مكون هيكلي لجدران خلايا النباتات والطحالب. وتتكون من سلاسل جلوكوز متوازية وغير متفرعة ومتصلة عرضيًا لتشكل بنية مستقرة. القاموس الموسوعي العلمي والتقني

الألياف، وهي السكاريد الداعم الرئيسي لجدران خلايا النباتات وبعض اللافقاريات (الزدريات)؛ واحدة من البوليمرات الطبيعية الأكثر شيوعا. ومن بين 30 مليار طن من الكربون تحولها النباتات العليا سنويًا إلى مادة عضوية. اتصالات طيب... القاموس الموسوعي البيولوجي

السليلوز- ي، ث. السليلوز و، الألمانية زيلولوز لات. الخلية الخلوية.1. نفس الألياف. BAS 1. 2. مادة يتم الحصول عليها من الأخشاب المعالجة كيميائياً وسيقان بعض النباتات؛ تستخدم في إنتاج الورق والحرير الصناعي وأيضا... ... القاموس التاريخي للغالية في اللغة الروسية

- (سليلوز فرنسي من اللاتينية cellula، مضاءة. غرفة، هنا خلية) (ألياف)، وهو عديد السكاريد يتكون من بقايا الجلوكوز؛ المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية والذي يحدد القوة الميكانيكية والمرونة للنبات... ... القاموس الموسوعي الكبير

- (أو السليلوز)، السليلوز، رر. لا يا انثى (من الخلية الخلوية اللاتينية). 1. نفس الألياف في قيمة واحدة. (بوت.). 2. مادة يتم الحصول عليها من الأخشاب المعالجة كيميائياً وسيقان بعض النباتات وتستخدم في إنتاج الورق والصناعات الورقية ... قاموس أوشاكوف التوضيحي

السليلوز، ق، أنثى. نفس الألياف (قيمة واحدة). | صفة السليلوز، أوه، أوه. قاموس أوزيغوف التوضيحي. إس.آي. أوزيجوف ، إن يو. شفيدوفا. 1949 1992… قاموس أوزيجوف التوضيحي

السليلوز. انظر الألياف. (

صفحة 1

يتم التعبير عن تركيبة السليلوز وكذلك النشا بالصيغة (QHUiO5). وتصل قيمة n في بعض أنواع السليلوز إلى 40 ألفًا، ويصل الوزن الجزيئي النسبي إلى عدة ملايين. تحتوي جزيئاتها على بنية خطية (غير متفرعة)، ونتيجة لذلك يشكل السليلوز الألياف بسهولة. تحتوي جزيئات النشا على هياكل خطية ومتفرعة.

يتم التعبير عن تركيبة السليلوز وكذلك النشا بالصيغة (CjHioOJn). تصل قيمة n في بعض أنواع السليلوز إلى 40 ألفًا ، ويصل الوزن الجزيئي إلى عدة ملايين. ولجزيئاتها بنية خطية (غير متفرعة) ، مثل ونتيجة لذلك يشكل السليلوز أليافًا بسهولة. تحتوي جزيئات النشا على بنية خطية ومتفرعة.

يتم التعبير عن تركيبة السليلوز وكذلك النشا بالصيغة (CgHioOsJn - تصل قيمة n في بعض أنواع السليلوز إلى 40 ألفًا، ويصل الوزن الجزيئي إلى عدة ملايين. ولجزيئاته بنية خطية (غير متفرعة)، مثل ونتيجة لذلك يشكل السليلوز أليافًا بسهولة. تحتوي جزيئات النشا على بنية خطية ومتفرعة.

يحتوي السليلوز على بقايا جزيئات الجلوكوز.

أحد التفاعلات الأكثر أهمية من وجهة نظر تكوين السليلوز هو التفاعل الذي يتضمن تحلل الأسيتيك، حيث يلعب أنهيدريد الأسيتيك نفس الدور الذي يلعبه الماء في التحلل المائي، وفي نفس الوقت يؤثر على أسيلة شظايا السليلوز. في عام 1879، عالج فرانشمونت السليلوز باستخدام أنهيدريد الأسيتيك وحمض الكبريتيك وحصل على مشتق حدده سكروب وكوينيج لاحقًا على أنه ثنائي السكاريد البلوري ثماني الأسيتات المسمى سيلوبيوز. يقوم الأخير باختزال محلول فهلنج ويتم تحلله بالحمض لتكوين مولين من الجلوكوز. يتم أيضًا إجراء تحلل مائي مماثل بواسطة المستحلب، الذي يميز السكاريد باعتباره p-glucoside.

البيانات الواردة في الجدول. 2.1، على الرغم من أنها توفر بعض المعلومات حول تكوين السليلوز، إلا أنها غير كافية تمامًا لتقييم سلوك السليلوز أثناء المعالجة.

وقد ظهر هذا، على وجه الخصوص، في التجارب مع الكربون المشع، عندما تم تضمين C14 بسرعة كبيرة في تكوين السليلوز. ومع ذلك، فإن آلية تخليق السليلوز، مثل العديد من السكريات النباتية الأخرى، لم يتم الكشف عنها بعد. السكريات الوحيدة التي يتم تصنيعها خارج الكائنات الحية هي النشا والجليكوجين.

بالإضافة إلى السليلوز الرئيسي (ألفا)، يحتوي لب الورق على عدد من السليلوز النصفي - وهي هيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي مثل الهكسوسان والبنتوزان وأحماض اليورونيك. يحتوي السليلوز أيضًا على بقايا اللجنين (حوالي 0-3٪)، والتي تعتبر إزالتها بالكامل غير عملية، نظرًا لاحتوائها على خصائص مضادة للأكسدة.

يصل عدد بقايا الجلوكوز D في جزيء السليلوز إلى عدة آلاف، وهو ما يتوافق مع مول. يوجد D-gluco-ea في تركيبة السليلوز في شكل يشبه الكرسي وهذا يلغي إمكانية حلزون سلسلة polyglucoside، وبالتالي يحتفظ جزيء السليلوز ببنية خطية تمامًا.

من خلال ملاحظة التغيرات في تكوين جدران الخلايا أثناء تطور ألياف القطن، وجد أن الحد الأقصى لكمية الجالاكتوز والمانوز والرامنوز والأرابينوز والفوكوز وأحماض اليورونيك وبقايا الجلوكوز غير السليلوزية يتوافق مع نهاية تكوين الجدار الأساسي أو بداية تكوين الجدار الثانوي. حتى نهاية تطور الألياف، تزداد فقط الكميات المطلقة من بقايا الزيلوز والجلوكوز، والتي تعد جزءًا من السليلوز.

تم الحصول على بيانات مثيرة للاهتمام حول التخليق الحيوي للسليلوز في القطن. عندما تم إدخال الجلوكوز المسمى بـ C14 في ذرة الكربون الأولى، تم العثور على 44% من النشاط الإشعاعي في السليلوز، والنسبة المتبقية 56% في المركبات الأخرى. وهكذا، أثناء تكوين الألياف، يكون السليلوز هو المركب الرئيسي الذي يدخل فيه الجلوكوز.

من خلال تمرير الكتلة الناتجة من خلال المغزل - وعاء صغير مصنوع من مادة متينة مقاومة للحرارة والتآكل ذات قاع مسطح، مع وجود ما يصل إلى عدة عشرات الآلاف من الثقوب الصغيرة التي يبلغ قطرها من 0.04 إلى 1 مم - يتم الحصول على الخيوط في حمام الترسيب بمحلول حمض الكبريتيك. عند التفاعل مع حمض الكبريتيك، يتم تحييد القلويات، ويتحلل الفسكوز، وينقسم ثاني كبريتيد الكربون ويشكل خيوط لامعة من السليلوز تتغير قليلاً في التركيب. هذه الخيوط هي ألياف فسكوزي. جوهر عملية إنتاج ألياف الفسكوز هو أنه أولاً، يتم تحويل السليلوز غير القابل للذوبان إلى حالة قابلة للذوبان لتشكيل الألياف. ثم يتم نقله مرة أخرى إلى حالة غير قابلة للذوبان.

يحتوي السليلوز من أصول مختلفة على مجموعات وظيفية مثل الألدهيد والكربوكسيل والهيدروكسيل. يحتوي اللجنين أيضًا على عدد كبير من المجموعات الوظيفية، بشكل أساسي ميتاكسيل وهيدروكسيل، وكمية معينة من مجموعات الكربونيل والروابط المزدوجة. نظرًا لخصائص هيكلها وتكوينها، تتمتع ألياف السليلوز بمعامل شد عالي وقوة كبيرة بالإضافة إلى مرونة كافية بسبب الشكل الذي يشبه الشريط للألياف. تتميز ألياف الخشب اللين (الخشب اللين) والخشب الصلب (الخشب الصلب) بمرونة مختلفة بسبب سمكها المتساوي.

درجة الضغط هي نسبة كتلة السليلوز القلوي المضغوط إلى كتلة السليلوز الأصلي. كقاعدة عامة، يتم ضغط السليلوز القلوي لزيادة الوزن بمقدار ثلاثة أضعاف مقارنة بوزن السليلوز الأصلي، والذي يتوافق مع محتوى السليلوز 29 - 31٪، 16 - 17٪ هيدروكسيد الصوديوم و54 - 57٪ ماء. مع هذا التركيب من السليلوز، يرتبط حوالي 7 - 8٪ NaOH (وزن السليلوز القلوي) بالسليلوز في شكل مركب كيميائي أو جزيئي، ويتم امتصاص حوالي 9٪.

السليلوز عبارة عن عديد السكاريد يتكون من وحدات أولية من اللامائيةد -الجلوكوز ويمثل بولي-1، 4-ب - د -جلوكوبيرانوسيل-د -جلوكوبيرانوز. قد يحتوي جزيء السليلوز الكبير، إلى جانب وحدات أنهدروغلوكوز، على بقايا سكريات أحادية أخرى (سداسي وبنتوس)، بالإضافة إلى أحماض اليورونيك (انظر الشكل). يتم تحديد طبيعة وكمية هذه المخلفات من خلال ظروف التخليق الكيميائي الحيوي.

السليلوز هو المكون الرئيسي لجدران الخلايا في النباتات العليا. جنبا إلى جنب مع المواد المصاحبة له، فإنه يلعب دور الإطار الذي يحمل الحمل الميكانيكي الرئيسي. يوجد السليلوز بشكل رئيسي في شعر بذور بعض النباتات، على سبيل المثال، القطن (97-98٪ السليلوز)، والخشب (40-50٪ على أساس المادة الجافة)، والألياف اللحائية، والطبقات الداخلية من لحاء النبات (الكتان و الرامي - 80-90٪، الجوت - 75٪ وغيرها)، سيقان النباتات السنوية (30-40٪)، على سبيل المثال، القصب والذرة والحبوب وعباد الشمس.

يعتمد عزل السليلوز عن المواد الطبيعية على عمل الكواشف التي تدمر أو تذيب المكونات غير السليلوزية. تعتمد طبيعة المعالجة على تكوين وبنية المادة النباتية. بالنسبة لألياف القطن (شوائب غير السليلوز - 2.0-2.5٪ مواد تحتوي على النيتروجين؛ حوالي 1٪ مواد البنتوسان والبكتين؛ 0.3-1.0٪ دهون وشموع؛ 0.1-0.2٪ أملاح معدنية) تستخدم طرق استخلاص خفيفة نسبيًا.

يتعرض زغب القطن للحديقة (3-6 ساعات، 3-10 أجواء) بمحلول 1.5-3٪ من هيدروكسيد الصوديوم، يليه الغسيل والتبييض بعوامل مؤكسدة مختلفة - ثاني أكسيد الكلور، وهيبوكلوريت الصوديوم، وبيروكسيد الهيدروجين. تمر في المحلول بعض السكريات ذات الوزن المولي المنخفض (البنتوزانات، الهكسوزان جزئيًا)، وأحماض اليورونيك، وبعض الدهون والشموع. محتوىα -السليلوز (جزء غير قابل للذوبان في محلول 17.5٪ن يمكن زيادة aOH عند 20 درجة لمدة ساعة واحدة) إلى 99.8-99.9%. نتيجة للتدمير الجزئي للبنية المورفولوجية للألياف أثناء الطهي، تزداد تفاعلية السليلوز (خاصية تحدد قابلية ذوبان الاسترات التي تم الحصول عليها أثناء المعالجة الكيميائية اللاحقة للسليلوز وقابلية تصفية محاليل الغزل لهذه الاسترات).

لعزل السليلوز من الخشب الذي يحتوي على 40-55% سليلوز، 5-10% هيكسوسان آخر، 10-20% بنتوسان، 20-30% ليجنين، 2-5% راتنجات وعدد من الشوائب الأخرى ولها بنية مورفولوجية معقدة، المزيد ظروف المعالجة الصارمة في أغلب الأحيان، يتم استخدام طهي رقائق الخشب بالكبريتيت أو الكبريتات.

أثناء طهي الكبريتيت، تتم معالجة الخشب بمحلول يحتوي على 3-6% مجانًا SO2 وحوالي 2% SO2 ، مرتبط على شكل كالسيوم أو مغنيسيوم أو صوديوم أو ثنائي كبريتيت الأمونيوم. يتم الطهي تحت ضغط عند درجة حرارة 135-150 درجة مئوية لمدة 4-12 ساعة؛ تحتوي محاليل الطهي أثناء طهي حمض ثنائي الكبريتيت على درجة حموضة تتراوح من 1.5 إلى 2.5 أثناء طهي الكبريتيت، يتم كبريت اللجنين، يليه انتقاله إلى المحلول. في الوقت نفسه، يتم تحلل جزء من الهيميسيلولوز، ويذوب السكريات الأحادية والسكريات الناتجة الناتجة، وكذلك جزء من المواد الراتنجية، في سائل الطهي. عند استخدام السليلوز المعزول بهذه الطريقة (سليلوز الكبريتيت) للمعالجة الكيميائية (بشكل رئيسي في إنتاج ألياف الفسكوز)، يخضع السليلوز للتكرير، وتتمثل مهمتها الرئيسية في زيادة النقاء الكيميائي وتوحيد السليلوز (إزالة اللجنين). ، الهيمسيلولوز، تقليل محتوى الرماد ومحتوى الراتنج، التغير في الخواص الكيميائية والفيزيائية الغروية). أكثر طرق التكرير شيوعًا هي معالجة السليلوز المبيض بمحلول 4-10٪ن aOH عند 20 درجة (تكرير بارد) أو محلول 1%هيدروكسيد الصوديوم عند 95-100 درجة (تكرير ساخن). يحتوي السليلوز الكبريتيت المكرر للمعالجة الكيميائية على المؤشرات التالية: 95-98٪α -السليلوز. 0.15--0.25% اللجنين؛ 1.8-4.0% بنتوسان؛ 0.07-0.14% راتينج؛ 0.06-0.13% رماد. كما يستخدم كبريتيت السليلوز لإنتاج الورق والكرتون عالي الجودة.

يمكن أيضًا طهي رقائق الخشب باستخدام 4-محلول 6% ن aOH (طبخ الصودا) أو خليطها مع كبريتيد الصوديوم (طبخ الكبريتات) عند درجة حرارة 170-175 درجة تحت الضغط لمدة 5-6 ساعات. في هذه الحالة، يتم إذابة اللجنين، ويتم نقل جزء من الهيميسيلولوز (الهكسوزان بشكل رئيسي) إلى محلول وتحلله، ويتم تحويل السكريات الناتجة إلى أحماض هيدروكسي عضوية (اللاكتيك والسكريات وغيرها) والأحماض (الفورميك). تنتقل الراتنجات والأحماض الدهنية الأعلى تدريجياً إلى سائل الطبخ على شكل أملاح الصوديوم (ما يسمى""صابون الكبريتات"). ينطبق الطهي القلوي على معالجة كل من خشب التنوب والصنوبر والخشب المتساقط. عند استخدام السليلوز (كبريتات السليلوز) المعزول بهذه الطريقة للمعالجة الكيميائية، يخضع الخشب للتحلل المائي المسبق (المعالجة بحمض الكبريتيك المخفف في درجات حرارة مرتفعة) قبل الطهي. يحتوي لب كرافت قبل التحلل المائي المستخدم في المعالجة الكيميائية، بعد التكرير والتبييض، على التركيبة المتوسطة التالية (٪):α -السليلوز - 94.5-96.9؛ البنتوسان 2-2، 5؛ الراتنجات والدهون - 0.01-0.06؛ يستخدم الرماد - 0.02-0.06 أيضًا في إنتاج الأكياس وورق التغليف والحبال الورقية والأوراق الفنية (البكرة والصنفرة والمكثف) والكتابة والطباعة والأوراق المتينة المبيضة (الرسم ورسم الخرائط والمستندات).

يستخدم الطبخ بالكبريتات لإنتاج السليلوز عالي الإنتاجية، ويستخدم لإنتاج الورق المقوى المموج وأكياس الورق (يبلغ إنتاج السليلوز من الخشب في هذه الحالة 50-60٪ مقابل~ 35% لللب كرافت قبل التحلل المائي للمعالجة الكيميائية). يحتوي السليلوز عالي الإنتاجية على كميات كبيرة من اللجنين (12-18%) ويحتفظ بشكله الرقيق. لذلك، بعد الطهي، يتعرض للطحن الميكانيكي. ويمكن أيضًا استخدام طبخ الصودا والكبريتات لفصل السليلوز عن القش الذي يحتوي على كميات كبيرة SiO2 ، إزالتها بفعل القلويات.

يتم عزل السليلوز أيضًا من الأخشاب المتساقطة والنباتات الحولية عن طريق الطهي المائي - معالجة المواد الخام بمحاليل مركزة (40-50٪) من أملاح الفلزات القلوية وأحماض الكربونيك والسلفونيك العطرية (على سبيل المثال، أحماض البنزويك والسيمين والزيلين السلفونيك) عند 150-180 درجة لمدة 5-10 ساعات. لا يتم استخدام الطرق الأخرى لعزل السليلوز (حمض النيتريك والكلور القلوي وغيرها) على نطاق واسع.

لتحديد الوزن المولي للسليلوز، تُستخدم عادة طرق قياس اللزوجة [عن طريق لزوجة محاليل السليلوز في محلول النحاس والأمونيوم، في محاليل قواعد الأمونيوم الرباعية، هيدروكسيد إيثيلين ثنائي أمين الكادميوم (ما يسمى الكادوكسين)، في محلول قلوي من مجمع حمض الصوديوم الحديدي وغيرها، أو عن طريق لزوجة إثيرات السليلوز - بشكل رئيسي الخلات والنترات التي يتم الحصول عليها في ظل ظروف باستثناء التدمير] والطرق الاسموزية (لإثيرات السليلوز). تختلف درجة البلمرة المحددة باستخدام هذه الطرق باختلاف مستحضرات السليلوز: 10-12 ألف لسليلوز القطن وسليلوز ألياف اللحاء؛ 2.5-3 ألف لسليلوز الخشب (حسب التحديد في جهاز طرد مركزي فائق) و0.3-0.5 ألف لسليلوز حرير فسكوزي.

يتميز السليلوز بتعدد التشتت الكبير في الوزن المولي. يتم تجزئة السليلوز عن طريق الذوبان الجزئي أو الترسيب من محلول النحاس والأمونيا، من محلول في كوبري إيثيلين ثنائي أمين، أو كادميوم إيثيلين ثنائي أمين أو في محلول قلوي من مركب حمض الصوديوم الحديدي، وكذلك الترسيب الجزئي من محاليل نترات السليلوز في الأسيتون أو أسيتات الإيثيل. يتميز السليلوز القطني والألياف اللحائية ولب الخشب اللين بمنحنيات توزيع الوزن المولي بحد أقصى اثنين؛ منحنيات لب الخشب الصلب لها حد أقصى واحد.

يحتوي السليلوز على بنية فوق جزيئية معقدة. استنادا إلى حيود الأشعة السينية وحيود الإلكترون والدراسات الطيفية، فمن المقبول عادة أن السليلوز هو بوليمر بلوري. يحتوي السليلوز على عدد من التعديلات الهيكلية، أهمها السليلوز الطبيعي والسليلوز المائي. يتم تحويل السليلوز الطبيعي إلى السليلوز المائي عند الذوبان والترسيب اللاحق من المحلول، تحت تأثير المحاليل القلوية المركزة والتحلل اللاحق للسليلوز القلوي وغيرها. يمكن إجراء التحول العكسي عن طريق تسخين هيدرات السليلوز في مذيب يسبب تورمها الشديد (الجليسرين والماء). كلا التعديلين الهيكليين لهما أنماط مختلفة من حيود الأشعة السينية ويختلفان بشكل كبير في التفاعلية، والذوبان (ليس فقط للسليلوز نفسه، ولكن أيضًا لإستراته)، وقدرة الامتزاز، وغيرها. مستحضرات هيدرات السليلوز زادت من استرطابية وقابلية الطلاء، فضلا عن ارتفاع معدل التحلل المائي.

إن وجود روابط الأسيتال (الجلوكوزيدية) بين الوحدات الأولية في جزيء السليلوز الكبير يحدد مقاومته المنخفضة لعمل الأحماض، والتي يحدث في ظلها تحلل السليلوز (انظر الشكل). وتعتمد سرعة العملية على عدد من العوامل، العامل الحاسم فيها، خاصة عند إجراء التفاعل في بيئة غير متجانسة، هو بنية الأدوية، التي تحدد شدة التفاعل بين الجزيئات. في المرحلة الأولية من التحلل المائي، قد يكون المعدل أعلى، وهو ما يرجع إلى إمكانية وجود عدد صغير من الروابط في الجزيء الكبير، والتي تكون أقل مقاومة لعمل كواشف التحلل المائي من روابط الجلوكوزيديك التقليدية. تسمى منتجات التحلل المائي الجزئي للسليلوز هيدروسليلوز.

نتيجة للتحلل المائي، تتغير خصائص مادة السليلوز بشكل كبير - تنخفض القوة الميكانيكية للألياف (بسبب انخفاض درجة البلمرة)، ويزداد محتوى مجموعات الألدهيد والذوبان في القلويات. لا يغير التحلل المائي الجزئي مقاومة مستحضر السليلوز للعلاجات القلوية. منتج التحلل المائي الكامل للسليلوز هو الجلوكوز. تتضمن الطرق الصناعية للتحلل المائي للمواد الخام النباتية المحتوية على السليلوز المعالجة باستخدام المحاليل المخففةحمض الهيدروكلوريك وH2SO4 (0.2-0.3%) عند 150-180 درجة؛ يصل إنتاج السكريات أثناء التحلل المائي التدريجي إلى 50٪.

بطبيعته الكيميائية، السليلوز هو كحول متعدد الهيدرات. بسبب وجود مجموعات الهيدروكسيل في الوحدة الأولية للجزيء، يتفاعل السليلوز مع الفلزات والقواعد القلوية. عند معالجة السليلوز المجفف بمحلول معدن الصوديوم في الأمونيا السائلة عند درجة حرارة 25-50 درجة مئوية تحت الصفر لمدة 24 ساعة، يتكون كحول السليلوز ثلاثي الصوديوم:

ن + 3nNa → ن + 1.5nH 2.

عندما تعمل المحاليل القلوية المركزة على السليلوز، إلى جانب التفاعل الكيميائي، تحدث أيضًا عمليات فيزيائية وكيميائية - تورم السليلوز والذوبان الجزئي لكسوره الجزيئية المنخفضة، والتحولات الهيكلية. يمكن أن يتم تفاعل هيدروكسيد الفلز القلوي مع السليلوز وفق نظامين:

ن + ن هيدروكسيد الصوديوم ↔ ن + نH 2 O

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ]n + n NaOH ↔ n.

تختلف تفاعلية مجموعات الهيدروكسيل الأولية والثانوية من السليلوز في بيئة قلوية. الخواص الحمضية الأكثر وضوحًا هي تلك الخاصة بمجموعات الهيدروكسيل الموجودة عند ذرة الكربون الثانية من الوحدة الأولية للسليلوز، والتي تعد جزءًا من مجموعة الجليكول وتكون فيα - الموقف من رابطة الأسيتال. يبدو أن تكوين ألكوكسيد السليلوز يحدث على وجه التحديد بسبب مجموعات الهيدروكسيل هذه، بينما عند التفاعل مع مجموعات OH المتبقية، يتم تشكيل مركب جزيئي.

يعتمد تكوين السليلوز القلوي على ظروف إنتاجه - تركيز القلويات؛ درجة الحرارة وطبيعة مادة السليلوز وغيرها. بسبب انعكاس تفاعل تكوين السليلوز القلوي، فإن زيادة تركيز القلويات في المحلول تؤدي إلى زيادةγ (عدد مجموعات الهيدروكسيل المستبدلة لكل 100 وحدة أولية من جزيء السليلوز الكبير) من السليلوز القلوي، وانخفاض درجة حرارة المرسرة يؤدي إلى زيادةγ السليلوز القلوي الذي يتم الحصول عليه عن طريق عمل المحاليل القلوية متساوية التركيز، وهو ما يفسره الفرق في معاملات درجة الحرارة للتفاعلات الأمامية والعكسية. يبدو أن اختلاف شدة تفاعل المواد السليلوزية المختلفة مع القلويات يرتبط بخصائص البنية الفيزيائية لهذه المواد.

أحد العناصر المهمة في عملية تفاعل السليلوز مع القلويات هو تورم السليلوز وذوبان كسوره ذات الوزن الجزيئي المنخفض. تعمل هذه العمليات على تسهيل إزالة الأجزاء ذات الوزن الجزيئي المنخفض (الهيمسيلولوز) من السليلوز ونشر الكواشف الأسترة في الألياف أثناء عمليات الأسترة اللاحقة (على سبيل المثال، عملية إنتاج الزانثوجين). مع انخفاض درجة الحرارة، تزداد درجة التورم بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، عند 18°، الزيادة في قطر ألياف القطن بنسبة 12%هيدروكسيد الصوديوم 10%، وعند -10° تصل إلى 66%. مع زيادة تركيز القلويات، هناك أولاً زيادة ثم (أكثر من 12٪) انخفاض في درجة التورم. يتم ملاحظة أقصى درجة من التورم عند تلك التركيزات القلوية التي يظهر فيها نمط الأشعة السينية للسليلوز القلوي. تختلف هذه التركيزات باختلاف مواد السليلوز: للقطن 18% (عند 25 درجة)، للرامي 14-15%، للكبريتيت السليلوز 9.5-10%. تفاعل السليلوز مع المحاليل المركزةن يستخدم AOH على نطاق واسع في صناعة النسيج، وفي إنتاج الألياف الاصطناعية وإثيرات السليلوز.

تفاعل السليلوز مع هيدروكسيدات الفلزات القلوية الأخرى يحدث بشكل مشابه للتفاعل مع الصودا الكاوية. يظهر نمط الأشعة السينية للسليلوز القلوي عندما تتعرض مستحضرات السليلوز الطبيعية لمحاليل متساوية المولية تقريبًا (3.5-4.0 مول/لتر) من هيدروكسيدات الفلز القلوي. يبدو أن القواعد العضوية القوية، وبعض هيدروكسيدات الأمونيوم رباعي الألكيل (أريل)، تشكل مركبات جزيئية مع السليلوز.

مكان خاص في سلسلة تفاعلات السليلوز مع القواعد يحتلها تفاعله مع هيدرات الكوبريامين [النحاس (NH 3 ) 4 ] (OH ) 2 وكذلك مع عدد من المركبات المعقدة الأخرى من النحاس والنيكل والكادميوم والزنك - كوبريثيلينيديامين [النحاس (en) 2 ](OH) 2 (en - جزيء الإيثيلينديامين)، النيوكسان [ Ni(NH 3 ) 6 ] (OH) 2 , النيوكسين [ Ni (en ) 3 ] (OH) 2 , الكادوكسين [ Cd (en ) 3 ] (OH ) 2 و اخرين. يذوب السليلوز في هذه المنتجات. يتم ترسيب السليلوز من محلول النحاس والأمونيا تحت تأثير المحاليل المائية أو القلوية أو الحمضية.

تحت تأثير العوامل المؤكسدة، تحدث أكسدة جزئية للسليلوز - وهي عملية تستخدم بنجاح في التكنولوجيا (تبييض السليلوز والأقمشة القطنية، والنضج المسبق للسليلوز القلوي). أكسدة السليلوز هي عملية جانبية أثناء تكرير السليلوز، وتحضير محلول غزل النحاس والأمونيا، وتشغيل المنتجات المصنوعة من مواد السليلوز. تسمى منتجات الأكسدة الجزئية للسليلوز أوكسيسيلولوز. اعتمادًا على طبيعة العامل المؤكسد، يمكن أن تكون أكسدة السليلوز انتقائية أو غير انتقائية. تشتمل العوامل المؤكسدة الأكثر انتقائية على حمض الدوري وأملاحه، التي تعمل على أكسدة مجموعة الجليكول من الوحدة الأولية للسليلوز مع تمزق حلقة البيران (تكوين ثنائي ألدهيد السليلوز) (انظر الشكل). تحت تأثير حمض الدوري والدورات، يتم أيضًا أكسدة عدد صغير من مجموعات الهيدروكسيل الأولية (إلى مجموعات الكربوكسيل أو الألدهيد). وفقا لمخطط مماثل، يتأكسد السليلوز تحت تأثير رباعي أسيتات الرصاص في بيئة المذيبات العضوية (حمض الخليك، الكلوروفورم).

فيما يتعلق بمقاومة الأحماض، يختلف ثنائي الديهيد السليلوز قليلًا عن السليلوز الأصلي، ولكنه أقل مقاومة للقلويات وحتى الماء، وهو نتيجة التحلل المائي لرابطة الهيمياسيتال في بيئة قلوية. أكسدة مجموعات الألدهيد إلى مجموعات الكربوكسيل عن طريق عمل كلوريت الصوديوم (تكوين ثنائي كربوكسي السليلوز)، وكذلك اختزالها إلى مجموعات الهيدروكسيل (تكوين ما يسمى"الكحول" - السليلوز) يعمل على تثبيت السليلوز المؤكسد لعمل الكواشف القلوية. قابلية ذوبان نترات وخلات ثاني أكسيد السليلوز حتى في حالات الأكسدة المنخفضة (γ = 6-10) أقل بكثير من قابلية ذوبان إثيرات السليلوز المقابلة، ويرجع ذلك على ما يبدو إلى تكوين روابط نصف أسيتال بين الجزيئات أثناء الأسترة. عندما يؤثر ثاني أكسيد النيتروجين على السليلوز، تتأكسد مجموعات الهيدروكسيل الأولية في الغالب إلى مجموعات الكربوكسيل (تكوين أحادي كربوكسيل السليلوز) (انظر الشكل). يستمر التفاعل من خلال آلية جذرية مع تكوين وسيط لاسترات نترات السليلوز والتحولات المؤكسدة اللاحقة لهذه الاسترات. ما يصل إلى 15% من إجمالي محتوى مجموعات الكربوكسيل هي غير يورونية (تتكون مجموعات COOH في ذرات الكربون الثانية والثالثة). وفي الوقت نفسه، تحدث أكسدة مجموعات الهيدروكسيل في هذه الذرات إلى مجموعات كيتو (ما يصل إلى 15-20٪ من إجمالي عدد مجموعات الهيدروكسيل المؤكسدة). من الواضح أن تكوين مجموعات الكيتو هو السبب وراء المقاومة المنخفضة للغاية لمونوكربوكسيل السليلوز لعمل القلويات وحتى الماء في درجات حرارة مرتفعة.

مع محتوى 10-13% من مجموعات COOH، يذوب أحادي كربوكسيل السليلوز في محلول مخففهيدروكسيد الصوديوم، محاليل الأمونيا والبيريدين مع تكوين الأملاح المقابلة. تجري أستيلته بشكل أبطأ من السليلوز. الأسيتات ليست قابلة للذوبان بشكل كامل في كلوريد الميثيلين. نترات أحادية الكربوكسيل السليلوز غير قابلة للذوبان في الأسيتون حتى مع محتوى النيتروجين الذي يصل إلى 13.5٪. ترتبط هذه السمات الخاصة بخصائص استرات أحادي الكربوكسيل السليلوز بتكوين روابط الأثير بين الجزيئات أثناء تفاعل مجموعات الكربوكسيل والهيدروكسيل. يستخدم مونوكربوكسيل السليلوز كعامل مرقئ وكمبادل كاتيوني لفصل المواد النشطة بيولوجيا (الهرمونات). من خلال الأكسدة المشتركة للسليلوز مع البريودات، ثم مع الكلوريت وثاني أكسيد النيتروجين، تم تصنيع الاستعدادات لما يسمى ثلاثي كربوكسيل السليلوز الذي يحتوي على ما يصل إلى 50.8٪ من مجموعات COOH.

يعتمد اتجاه أكسدة السليلوز تحت تأثير عوامل الأكسدة غير الانتقائية (ثاني أكسيد الكلور، وأملاح حمض الهيبوكلوروس، وبيروكسيد الهيدروجين، والأكسجين في وسط قلوي) إلى حد كبير على طبيعة الوسط. في البيئات الحمضية والمحايدة، تحت تأثير هيبوكلوريت وبيروكسيد الهيدروجين، يحدث تكوين منتجات من النوع المختزل، على ما يبدو نتيجة لأكسدة مجموعات الهيدروكسيل الأولية إلى الألدهيدات وإحدى مجموعات OH الثانوية إلى مجموعة كيتو (الهيدروجين يقوم البيروكسيد أيضًا بأكسدة مجموعات الجليكول مع تمزق حلقة البيران). أثناء الأكسدة باستخدام هيبوكلوريت في بيئة قلوية، تتحول مجموعات الألدهيدات تدريجيًا إلى مجموعات كربوكسيل، ونتيجة لذلك يكون منتج الأكسدة حمضيًا بطبيعته. تعد معالجة الهيبوكلوريت إحدى طرق تبييض اللب الأكثر شيوعًا. للحصول على السليلوز عالي الجودة بدرجة بياض عالية، يتم تبييضه بثاني أكسيد الكلور أو الكلوريت في بيئة حمضية أو قلوية. في هذه الحالة، يتأكسد اللجنين، ويتم تدمير الأصباغ، وتتأكسد مجموعات الألدهيد في جزيء السليلوز الكبير إلى مجموعات الكربوكسيل؛ لا تتأكسد مجموعات الهيدروكسيل. تؤدي الأكسدة بواسطة الأكسجين الجوي في بيئة قلوية، والتي تحدث من خلال آلية جذرية ويصاحبها تدمير كبير للسليلوز، إلى تراكم مجموعات الكربونيل والكربوكسيل في الجزيء الكبير (ما قبل نضج السليلوز القلوي).

إن وجود مجموعات الهيدروكسيل في الوحدة الأولية لجزيء السليلوز الكبير يسمح بالانتقال إلى فئات مهمة من مشتقات السليلوز مثل الإيثرات والإسترات. نظرًا لخصائصها القيمة، تُستخدم هذه المركبات في مختلف مجالات التكنولوجيا - في إنتاج الألياف والأغشية (أسيتات السليلوز والنترات)، والبلاستيك (الأسيتات، والنترات، والإيثيل، وإيثرات البنزيل)، والورنيش والطلاءات العازلة الكهربائية، كمثبتات. المعلقات والمكثفات في صناعة البترول والنسيج (كربوكسي ميثيل السليلوز منخفض الاستبدال).

الألياف القائمة على السليلوز (الطبيعية والاصطناعية) هي مادة نسيجية كاملة مع مجموعة من الخصائص القيمة (قوة عالية واسترطابية وقابلية صبغ جيدة. عيوب ألياف السليلوز هي القابلية للاشتعال، ومرونة عالية بما فيه الكفاية، والتدمير السهل تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة ، إلخ. أدى الاتجاه نحو التغييرات (التعديلات) الاتجاهية للمواد السليلوزية إلى ظهور عدد من مشتقات السليلوز الجديدة، وفي بعض الحالات، فئات جديدة من مشتقات السليلوز.

يتم تعديل خصائص وتخليق مشتقات السليلوز الجديدة باستخدام مجموعتين من الطرق:

1) الأسترة، ألكلة O أو تحويل مجموعات الهيدروكسيل من وحدة أولية إلى مجموعات وظيفية أخرى (الأكسدة، الاستبدال النووي باستخدام بعض إثيرات السليلوز - النترات، الإيثرات معن -التولوين- وحمض الميثان سلفونيك)؛

2) بلمرة الكسب غير المشروع أو تفاعل السليلوز مع مركبات متعددة الوظائف (تحويل السليلوز إلى بوليمر متفرع أو متقاطع، على التوالي).

إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لتخليق مشتقات السليلوز المختلفة هي الاستبدال النووي. والمواد الأولية في هذه الحالة هي إثيرات السليلوز مع بعض الأحماض القوية (التولوين وحمض الميثان سلفونيك، وحمض النيتريك والفينيل فوسفوريك)، وكذلك مشتقات الهالوجينوديوكسي من السليلوز. باستخدام تفاعل الاستبدال المحب للنواة، تم تصنيع مشتقات السليلوز حيث يتم استبدال مجموعات الهيدروكسيل بالهالوجينات (الكلور، الفلور، اليود)، الرودان، النتريل ومجموعات أخرى؛ تم تصنيع مستحضرات ديوكسي سليلوز التي تحتوي على حلقات غير متجانسة (بيريدين وبيبريدين)، وإثيرات السليلوز مع الفينولات والنفثول، وعدد من استرات السليلوز (مع أحماض كربوكسيلية أعلى،α - الأحماض الأمينية ، الأحماض غير المشبعة). يؤدي التفاعل الجزيئي لاستبدال النيوكليوفيل (تصبن إثيرات السليلوز توسيل) إلى تكوين عديدات السكاريد المختلطة التي تحتوي على 2، 3 و 3، 6 أنهيدروكلز.

يعد تخليق البوليمرات المشتركة السليلوزية المطحونة ذا أهمية عملية كبيرة لإنشاء مواد السليلوز ذات خصائص جديدة ذات قيمة فنية. تشمل الطرق الأكثر شيوعًا لتخليق بوليمرات السليلوز المطعمة المشتركة استخدام تفاعل النقل المتسلسل على السليلوز، والبلمرة المشتركة الإشعاعية والكيميائية، واستخدام أنظمة الأكسدة والاختزال التي يلعب فيها السليلوز دور عامل اختزال. في الحالة الأخيرة، يمكن أن يحدث تكوين الجذور الكبيرة بسبب أكسدة كل من مجموعات الهيدروكسيل من السليلوز (الأكسدة بأملاح السيريوم) والمجموعات الوظيفية التي يتم إدخالها خصيصًا في الجزيء الكبير - الألدهيدات والمجموعات الأمينية (الأكسدة بأملاح الفاناديوم والمنغنيز) ، أو تحلل مركب الديازو المتكون أثناء عملية تحويل الديازوت إلى تلك التي يتم إدخالها في مجموعات الأمينو العطرية السليلوزية. يمكن إجراء تخليق البوليمرات المشتركة السليلوزية المطعمة في بعض الحالات دون تكوين بوليمر متجانس، مما يقلل من استهلاك المونومر. تتكون بوليمرات السليلوز المطعمة المشتركة، التي يتم الحصول عليها في ظل ظروف البلمرة المشتركة التقليدية، من خليط من السليلوز الأصلي (أو إيثره، الذي يتم تطعيمه) والبوليمر المشترك المطعوم (40-60٪). تختلف درجة بلمرة السلاسل المطعمة حسب طريقة البدء وطبيعة المكون المطعوم من 300 إلى 28000.

يتم تحديد التغير في الخصائص نتيجة للبلمرة المشتركة للتطعيم حسب طبيعة المونومر المطعمة. يؤدي تطعيم الستايرين والأكريلاميد والأكريلونيتريل إلى زيادة قوة ألياف القطن الجافة. يؤدي تطعيم البوليسترين والبولي ميثيل ميثاكريلات والبولي بوتيل أكريلات إلى إنتاج مواد كارهة للماء. تكون البوليمرات المشتركة من السليلوز المطحونة مع بوليمرات السلسلة المرنة (بولي ميثيل أكريليت) لدنة بالحرارة إذا كان محتوى المكون المطعوم مرتفعًا بدرجة كافية. يمكن استخدام البوليمرات المشتركة من السليلوز مع البولي إلكتروليتات (حمض البولي أكريليك، بولي ميثيل فينيل بيريدين) كأقمشة وألياف وأغشية للتبادل الأيوني.

أحد عيوب ألياف السليلوز هو انخفاض مرونتها، ونتيجة لذلك، ضعف الاحتفاظ بالشكل للمنتجات وزيادة التجعد. يتم القضاء على هذا العيب من خلال تكوين روابط بين الجزيئات عند معالجة الأقمشة بمركبات متعددة الوظائف (ثنائي ميثيلولوريا، ثنائي ميثيلول حلقي إيثيلينوريا، تريميثيلولميلامين، ثنائي ميثيلولتريازون، دييبوكسيدات مختلفة، أسيتال) التي تتفاعل مع مجموعات OH من السليلوز. جنبا إلى جنب مع تكوين الروابط الكيميائية بين جزيئات السليلوز الكبيرة، تحدث بلمرة كاشف الارتباط المتقاطع مع تكوين البوليمرات الخطية والمكانية. يتم تشريب الأقمشة المصنوعة من ألياف السليلوز بمحلول يحتوي على كاشف للربط المتقاطع ومحفز، ويتم عصرها وتجفيفها عند درجة حرارة منخفضة ومعالجتها بالحرارة عند درجة حرارة 120-160 درجة لمدة 3-5 دقائق. عند معالجة السليلوز بكواشف ربط متقاطعة متعددة الوظائف، تحدث العملية بشكل رئيسي في المناطق غير المتبلورة من الألياف. لتحقيق نفس التأثير المقاوم للتجعد، يجب أن يكون استهلاك كاشف الارتباط المتقاطع عند معالجة ألياف الفسكوز أعلى بكثير منه عند معالجة ألياف القطن، وهو ما يرجع على ما يبدو إلى درجة التبلور الأعلى للأخيرة.

السليلوز هو بوليمر طبيعي من الجلوكوز (أي بقايا بيتا الجلوكوز) من أصل نباتي ذو بنية جزيئية خطية. ويسمى السليلوز أيضًا بالألياف بطريقة أخرى. ويحتوي هذا البوليمر على أكثر من خمسين بالمائة من الكربون الموجود في النباتات. يحتل السليلوز المرتبة الأولى بين المركبات العضوية على كوكبنا.

السليلوز النقي عبارة عن ألياف قطنية (تصل إلى ثمانية وتسعين بالمائة) أو ألياف الكتان (تصل إلى خمسة وثمانين بالمائة). يحتوي الخشب على ما يصل إلى خمسين بالمائة من السليلوز، ويحتوي القش على ثلاثين بالمائة من السليلوز. هناك الكثير منه في القنب.

السليلوز أبيض. حمض الكبريتيك يحوله إلى اللون الأزرق، واليود يحوله إلى اللون البني. السليلوز صلب وليفي، لا طعم له ولا رائحة، لا ينهار عند درجة حرارة مائتي درجة مئوية، ولكنه يشتعل عند درجة حرارة مائتين وخمسة وسبعين درجة مئوية (أي أنه مادة قابلة للاشتعال)، وعندما يسخن إلى ثلاثمائة وستين درجة مئوية، أي أنها تحترق. لا يمكن إذابته في الماء، ولكن يمكن إذابته في محلول الأمونيا وهيدروكسيد النحاس. الألياف مادة قوية ومرنة للغاية.

أهمية السليلوز للكائنات الحية

السليلوز هو كربوهيدرات عديد السكاريد.

وظائف الكربوهيدرات في الكائن الحي هي كما يلي:

1. وظيفة الهيكل والدعم، حيث أن الكربوهيدرات تشارك في بناء الهياكل الداعمة، والسليلوز هو المكون الرئيسي لهيكل جدران الخلايا النباتية.
2. الوظيفة الوقائية المميزة للنباتات (الأشواك أو الأشواك). تتكون هذه التكوينات على النباتات من جدران الخلايا النباتية الميتة.
3. وظيفة البلاستيك (اسم آخر هو وظيفة الابتنائية)، لأن الكربوهيدرات هي مكونات الهياكل الجزيئية المعقدة.
4. وظيفة توفير الطاقة، حيث أن الكربوهيدرات هي مصدر الطاقة للكائنات الحية.
5. وظيفة التخزين، حيث تقوم الكائنات الحية بتخزين الكربوهيدرات في أنسجتها كمواد مغذية.
6. الوظيفة التناضحية، حيث أن الكربوهيدرات تشارك في تنظيم الضغط الأسموزي داخل الكائن الحي (على سبيل المثال، يحتوي الدم من مائة ملليجرام إلى مائة وعشرة ملليجرامات من الجلوكوز، ويعتمد الضغط الأسموزي في الدم على تركيز هذه الكربوهيدرات في الدم). ينقل النقل التناضحي العناصر الغذائية إلى جذوع الأشجار الطويلة، نظرًا لأن النقل الشعري غير فعال في هذه الحالة.
7. وظيفة المستقبلات، حيث أن بعض الكربوهيدرات توجد في الجزء المستقبل من مستقبلات الخلية (الجزيئات الموجودة على سطح الخلية أو الجزيئات التي تذوب في السيتوبلازم في الخلية). يتفاعل المستقبل بطريقة خاصة مع الاتصال بجزيء كيميائي محدد ينقل إشارة خارجية، وينقل هذه الإشارة إلى داخل الخلية نفسها.

الدور البيولوجي للسليلوز هو:

1. الألياف هي الجزء الهيكلي الرئيسي لجدار الخلية النباتية. تشكلت نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. السليلوز النباتي هو غذاء للحيوانات العاشبة (على سبيل المثال، الحيوانات المجترة)، حيث يتم تكسير الألياف في أجسامها باستخدام إنزيم السليلوز. إنه نادر جدًا، لذلك لا يتم استهلاك السليلوز بشكله النقي في طعام الإنسان.
2. تمنح الألياف الموجودة في الطعام الشخص شعورًا بالامتلاء وتحسن الحركة (التمعج) لأمعائه. السليلوز قادر على ربط السائل (ما يصل إلى صفر فاصل أربعة جرام من السائل لكل جرام من السليلوز). في الأمعاء الغليظة يتم استقلابه عن طريق البكتيريا. يتم لحام الألياف دون مشاركة الأكسجين (لا توجد سوى عملية لاهوائية واحدة في الجسم). نتيجة عملية الهضم تكون غازات معوية وأحماض دهنية متطايرة. يتم امتصاص المزيد من هذه الأحماض في الدم واستخدامها كطاقة للجسم. وكمية الأحماض التي لا يتم امتصاصها والغازات المعوية تزيد من حجم البراز وتسرع دخوله إلى المستقيم. كما يتم استخدام طاقة هذه الأحماض لزيادة كمية البكتيريا المفيدة في الأمعاء الغليظة ودعم حياتها هناك. عندما تزيد كمية الألياف الغذائية في الطعام، يزداد أيضًا حجم البكتيريا المعوية المفيدة ويتحسن تركيب المواد الفيتامينية.
3. فإذا أضفت ثلاثين إلى خمسة وأربعين جراماً من النخالة (التي تحتوي على ألياف) المصنوعة من القمح إلى الطعام، فإن البراز يزيد من تسعة وسبعين جراماً إلى مائتين وثمانية وعشرين جراماً في اليوم، وتقل مدة حركته من خمسين -ثماني ساعات إلى أربعين ساعة. عند إضافة الألياف إلى الطعام بانتظام، يصبح البراز أكثر ليونة، مما يساعد على الوقاية من الإمساك والبواسير.
4. عندما يكون هناك الكثير من الألياف في الطعام (على سبيل المثال، النخالة)، يصبح جسم كل من الشخص السليم وجسم الشخص المصاب بداء السكري من النوع الأول أكثر مقاومة للجلوكوز.
5. الألياف مثل الفرشاة تزيل الرواسب القذرة من جدران الأمعاء وتمتص المواد السامة وتزيل الكوليسترول وتزيل كل هذا من الجسم بشكل طبيعي. وخلص الأطباء إلى أن الأشخاص الذين يتناولون خبز الجاودار والنخالة هم أقل عرضة للإصابة بسرطان القولون.

توجد معظم الألياف في نخالة القمح والجاودار، وفي الخبز المصنوع من دقيق مطحون خشن، وفي الخبز المصنوع من البروتينات والنخالة، وفي الفواكه المجففة، والجزر، والحبوب، والبنجر.

تطبيقات السليلوز

لقد استخدم الناس السليلوز لفترة طويلة. بادئ ذي بدء، تم استخدام المواد الخشبية كوقود وألواح للبناء. ثم تم استخدام ألياف القطن والكتان والقنب في صناعة الأقمشة المختلفة. لأول مرة في الصناعة، بدأت ممارسة المعالجة الكيميائية للمواد الخشبية بسبب تطور إنتاج المنتجات الورقية.

حاليا، يتم استخدام السليلوز في مختلف المجالات الصناعية. وللاحتياجات الصناعية يتم الحصول عليها بشكل رئيسي من المواد الخام الخشبية. يستخدم السليلوز في إنتاج منتجات اللب والورق، وفي إنتاج الأقمشة المختلفة، في الطب، في إنتاج الورنيش، في إنتاج الزجاج العضوي وفي مجالات الصناعة الأخرى.

دعونا نفكر في تطبيقه بمزيد من التفصيل

يتم الحصول على خلات الحرير من السليلوز ويتم تصنيع استراته والألياف غير الطبيعية وفيلم من خلات السليلوز الذي لا يحترق. البارود الذي لا يدخن مصنوع من البيروكسيلين. يُستخدم السليلوز في صناعة الأفلام الطبية السميكة (الكولوديون) والسيليولويد (البلاستيك) في صناعة الألعاب والأفلام وأفلام الصور الفوتوغرافية. يصنعون الخيوط والحبال والصوف القطني وأنواع مختلفة من الورق المقوى ومواد البناء لبناء السفن وبناء المنازل. كما يحصلون على الجلوكوز (للأغراض الطبية) والكحول الإيثيلي. يستخدم السليلوز كمادة خام وكمادة للمعالجة الكيميائية.

هناك حاجة إلى الكثير من الجلوكوز لصنع الورق. الورق عبارة عن طبقة ليفية رقيقة من السليلوز تم تحديد حجمها وضغطها باستخدام معدات خاصة لإنتاج سطح رقيق وكثيف وناعم للمنتج الورقي (يجب ألا ينزف الحبر فوقه). في البداية، تم استخدام المواد النباتية فقط لإنشاء الورق؛ تم استخراج الألياف اللازمة منه ميكانيكيا (سيقان الأرز، القطن، الخرق).

لكن طباعة الكتب تطورت بوتيرة سريعة جدًا، كما بدأ نشر الصحف، لذلك لم يعد الورق المنتج بهذه الطريقة كافيًا. اكتشف الناس أن الخشب يحتوي على الكثير من الألياف، لذلك بدأوا بإضافة المواد الخام الخشبية المطحونة إلى الكتلة النباتية التي يُصنع منها الورق. لكن هذه الورقة كانت تتمزق بسهولة وتتحول إلى اللون الأصفر في وقت قصير جدًا، خاصة عند تعرضها للضوء لفترة طويلة.

لذلك، بدأ تطوير طرق مختلفة لمعالجة المواد الخشبية بالمواد الكيميائية، مما يجعل من الممكن عزل السليلوز عنها وتنقيته من الشوائب المختلفة.

للحصول على السليلوز، يتم غلي رقائق الخشب في محلول الكواشف (حمض أو قلوي) لفترة طويلة، ثم يتم تنقية السائل الناتج. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنتاج السليلوز النقي.

تشمل الكواشف الحمضية حمض الكبريتيك، وهو يستخدم لإنتاج السليلوز من الخشب مع كمية صغيرة من الراتنج.

الكواشف القلوية تشمل:

1. تضمن كواشف الصودا إنتاج السليلوز من الأخشاب الصلبة والحولية (مثل هذا السليلوز باهظ الثمن) ؛
2. كواشف الكبريتات، وأكثرها شيوعاً كبريتات الصوديوم (الأساس لإنتاج السائل الأبيض، وهي تستخدم بالفعل ككاشف لإنتاج السليلوز من أي نباتات).

بعد كل مراحل الإنتاج، يتم استخدام الورق في إنتاج منتجات التغليف والكتب والقرطاسية.

ومن كل ما سبق يمكن أن نستنتج أن السليلوز (الألياف) له قيمة تطهيرية وشفائية هامة لأمعاء الإنسان، كما أنه يستخدم في العديد من مجالات الصناعة.

السليلوز– أحد أكثر السكريات الطبيعية شيوعًا، وهو المكون الرئيسي والمادة الهيكلية الرئيسية لجدران الخلايا النباتية. محتوى السليلوز في ألياف بذور القطن هو 95-99.5%، في الألياف اللحائية (الكتان، الجوت، الرامي) 60-85%، في الأنسجة الخشبية (حسب نوع الشجرة، عمرها، ظروف النمو) 30-55%، في الأوراق الخضراء والعشب والنباتات السفلية 10-25%. تقريبا في حالة فردية، تم العثور على السليلوز في البكتيريا من جنس الخلالة. المرافقة للسليلوز الموجودة في جدران خلايا معظم النباتات هي سكريات هيكلية أخرى تختلف في تركيبها وتسمى الهيمسيلولوز- الزيلان، المنان، الجالاكتان، العربان، وما إلى ذلك (انظر قسم "الهيميسيلولوز")، وكذلك المواد غير الكربوهيدراتية (اللجنين - بوليمر مكاني ذو بنية عطرية، وثاني أكسيد السيليكون، والمواد الراتنجية، وما إلى ذلك).

يحدد السليلوز القوة الميكانيكية لغشاء الخلية والأنسجة النباتية ككل. يوضح الشكل 1 توزيع واتجاه ألياف السليلوز بالنسبة لمحور الخلية النباتية باستخدام الخشب كمثال. يتم أيضًا عرض التنظيم الفرعي لجدار الخلية هناك.

يشتمل جدار الخلية الخشبية الناضجة، كقاعدة عامة، على جدار خلية أولي وثانوي (الشكل 1). يحتوي الأخير على ثلاث طبقات - الخارجية والمتوسطة والداخلية.

في القشرة الأولية، يتم ترتيب ألياف السليلوز الطبيعية بشكل عشوائي وتشكل بنية شبكية ( نسيج متفرق). يتم توجيه ألياف السليلوز الموجودة في الغلاف الثانوي بشكل عام بالتوازي مع بعضها البعض، مما يمنح المادة النباتية قوة شد عالية. درجة بلمرة وبلورة السليلوز في القشرة الثانوية أعلى منها في القشرة الأولية.

في طبقة س 1 قذيفة ثانوية (الشكل 1، 3 ) يكون اتجاه ألياف السليولوز متعامدا تقريبا مع محور الخلية في الطبقة س 2 (الشكل 1، 4 ) تشكل زاوية حادة (5-30 درجة) مع محور الخلية. اتجاه الألياف في الطبقة س 3 يختلف بشكل كبير ويمكن أن يختلف حتى في القصبات الهوائية المجاورة. وهكذا، في قصبات شجرة التنوب، تتراوح الزاوية بين الاتجاه السائد لألياف السليلوز ومحور الخلية من 30 إلى 60 درجة، وفي ألياف معظم الأخشاب الصلبة تتراوح من 50 إلى 80 درجة. بين الطبقات رو س 1 , س 1 و س 2 , س 2 و س 3، يتم ملاحظة المناطق الانتقالية (الصفائح) ذات التوجه الدقيق للألياف المختلفة عن الطبقات الرئيسية للقشرة الثانوية.

السليلوز التقني هو منتج ليفي نصف نهائي يتم الحصول عليه عن طريق تنظيف الألياف النباتية من المكونات غير السليلوزية. ويسمى السليلوز عادة حسب نوع المادة الخام ( الخشب والقطن)، طريقة الاستخلاص من الخشب ( كبريتيت، كبريتات)، وكذلك للغرض المقصود منه ( فسكوزي، خلات، الخ.).

إيصال

1.تكنولوجيا إنتاج لب الخشبتشمل العمليات التالية: إزالة اللحاء من الخشب (النباح)؛ الحصول على رقائق الخشب. طبخ رقائق الخشب (في الصناعة، يتم الطهي باستخدام طريقة الكبريتات أو الكبريتيت)؛ فرز؛ تبييض. تجفيف؛ قطع

طريقة الكبريتيت.تتم معالجة خشب التنوب بمحلول مائي من الكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم أو ثنائي كبريتيت الأمونيوم، ثم يتم رفع درجة الحرارة إلى 105-110 درجة مئوية لمدة 1.5-4 ساعات، ويتم غليه عند درجة الحرارة هذه لمدة 1-2 ساعة. بعد ذلك، ارفعي درجة الحرارة إلى 135-150 درجة مئوية واطهيها لمدة 1-4 ساعات. في هذه الحالة، تصبح جميع المكونات غير السليلوزية للخشب (بشكل أساسي اللجنين والهيميسيلولوز) قابلة للذوبان، ويبقى السليلوز منزوع اللجنين.

طريقة الكبريتات .تتم معالجة رقائق أي نوع من الخشب (وكذلك القصب) بمحلول الطبخ، وهو محلول مائي من الصودا الكاوية وكبريتيد الصوديوم (NaOH + Na2S). في غضون 2-3 ساعات، قم بزيادة درجة الحرارة إلى 165-180 درجة مئوية واطهيها عند درجة الحرارة هذه لمدة 1-4 ساعات. تتم إزالة المكونات غير السليلوزية، التي يتم تحويلها إلى حالة قابلة للذوبان، من خليط التفاعل، ويبقى السليلوز المنقى من الشوائب.

2.لب القطنيتم الحصول عليها من نسالات القطن. تلقي التكنولوجيايشمل التنظيف الميكانيكي والطهي القلوي (في محلول مائي من NaOH بنسبة 1-4% عند درجة حرارة 130-170 درجة مئوية) والتبييض. تظهر صورة مجهرية إلكترونية لألياف السليلوز القطنية في الشكل 2.

3. السليلوز البكتيرييتم تصنيعها بواسطة البكتيريا من جنس الخلالة. السليلوز البكتيري الناتج له وزن جزيئي مرتفع وتوزيع ضيق للوزن الجزيئي.

يتم شرح توزيع الوزن الجزيئي الضيق على النحو التالي. وبما أن الكربوهيدرات تدخل الخلية البكتيرية بالتساوي، فإن متوسط ​​طول ألياف السليلوز الناتجة يزيد بشكل متناسب مع مرور الوقت. في هذه الحالة، لا توجد زيادة ملحوظة في الأبعاد العرضية للألياف الدقيقة (الألياف الدقيقة). متوسط ​​معدل نمو ألياف السليلوز البكتيرية هو ~0.1 ميكرومتر/دقيقة، وهو ما يتوافق مع بلمرة 10 7 -10 8 بقايا الجلوكوز في الساعة لكل خلية بكتيرية. لذلك، في المتوسط، في كل خلية بكتيرية، يتم ربط 10 3 وحدات جلوكوبيرانوز بالأطراف النامية لألياف السليلوز غير القابلة للذوبان في الثانية.

تنمو الألياف الدقيقة من السليلوز البكتيري من طرفي اللييف إلى كليهما بنفس السرعة. يتم ترتيب السلاسل الجزيئية الكبيرة داخل الألياف الدقيقة بشكل عكسي. بالنسبة لأنواع أخرى من السليلوز لم يتم الحصول على مثل هذه البيانات. تظهر صورة مجهرية إلكترونية لألياف السليلوز البكتيرية في الشكل 3. يمكن ملاحظة أن الألياف لها نفس الطول ومساحة المقطع العرضي تقريبًا.