АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕМЕНТАРИЗАЦИИ ВОЛОКОН ЛЬНА
Аннотация
Проведено сравнительное исследование состава и надмолекулярной структуры льняных волокон, полученных методами котонизации и механической элементаризации под действием циклических деформирующих нагрузок. Показано, что в процессе циклического деформирования достигается удаление значительной доли примесей с повышением содержания целлюлозы до 80,1%. Разделение при этом комплексов на элементарные филаменты обеспечивает повышение общей поверхности материала и, как следствие, доступности волокон для реагентов при последующей щелочной отварке. Рентгенографический анализ образцов льна методом сравнения нормализованных параметров дифракции кристаллитными областями целлюлозы позволил установить, что степень кристалличности целлюлозной составляющей волокон остается постоянной даже при глубокой очистке сырья под действием циклических деформаций и последующей отварке. Исследование ориентированных волокон методом рентгеноструктурного анализа показало, что удаление примесей из льна в результате элементаризации оказывает лишь слабое влияние на размеры кристаллитов целлюлозы. При более глубокой очистке волокон в результате отварки наблюдается увеличение поперечных размеров кристаллитов на 4 – 6%. Данное явление может быть связано со снижением влияния дифракционного максимума от примесей на полуширину экваториального рефлекса 200 для целлюлозы Iβ. Необходимо отметить, что продольные размеры кристаллитов при этом сохраняются. Высказано предположение о возможном влиянии снижения содержания примесей на надмолекулярную структуру аморфной фазы целлюлозы и, как следствие, на наблюдаемый рост сорбционных и механических свойств льняных волокон при элементаризации методом циклического деформирования.
Для цитирования:
Завадский А.Е., Стокозенко В.Г., Морыганов А.П., Ларин И.Ю. Анализ структурных изменений целлюлозной составляющей в процессе элементаризации волокон льна. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 6. С. 102-108.
Литература
Gubina S.M., Stokozenko V.G. Theoretical and technological aspects of chemical cottonization process. Text. Promysh. 2006. N 1-2. P. 18-20 (in Russian).
Larin I.Yu., Savinov E.R. RF Patent N 2497982. 2013 (in Russian).
Stokozenko V.G., Zavadskiy A.E., Gubina S.M. Research of supramolecular structure of cottonized linen fibre. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2004. V. 47. N 1. P. 23-26 (in Russian).
Gubina S.M., Stokozenko V.G., Moryganov A.P., Zakharov A.G. RF Patent N 2175361. 2001 (in Russian).
Obolenskaya A.V., Elnitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratory works on chemistry of wood and cellulose. М.: Ecologiya. 1991. 320 р. (in Russian).
GOST 5556-81. Cotton wool medical hygroscopic. Specifications. IPK: Standards Publishing House. 2003.16 p. (in Russian).
Kiryukhin S.M., Shustov Yu.S. Textile material science. М.: Kolos. 2011. 360 p. (in Russian).
Zavadskiy A.E. X-ray diffraction method of determining the degree of crystallinity of cellulose materials of different anisotropy. Fibre Chem. 2004. V. 36. N 6. P. 425-430. DOI: 10.1007/s10692-005-0031-7
Zavadskiy A.E. Particularities analysis of orientation crystallites in cotton fibres by X-ray diffractometry. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 3. P. 90-92 (in Russian).
Zavadskiy A.E. Analysis of the orientation of supramolecular structures in fibers by the method of X-ray diffractometry. Fibre Chem. 2011. V. 43. N 3. P. 263-266. DOI: 10.1007/s10692-011-9345-9.
Nishiyama Y, Langan P, Chanzy H. Crystal structure and hydrogen-bonding system in cellulose Iβ from synchrotron x-ray and neutron fiber diffraction. J. Am. Chem. Soc. 2002. V. 124. P. 9074–9082. DOI: 10.1021/ja0257319.
French A.D. Idealized powder diffraction patterns for cellulose polymorphs. Cellulose. 2014. V. 21. N 2. P. 885-896. DOI: 10.1007/s10570-013-0030-4.
Hermans P.H., Weidinger A. Quantitative evaluation of the X-ray diffraction of ramie fiber. Text. Res. J. 1961. V. 31. P. 571-572.
Ioelovich M.Ya, Tupureine A.D., Veveris G.P. Study of crystalline structure of cellulose in plant materials. Khim. Drev. 1989. N 5. P. 3-9 (in Russian).
Zavadskiy A.E. Solution of problems of calculation of noncoherent content in X-ray analyses of crystallinity of cellulose materi-als. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2003. V. 46. N 1. P. 46-49 (in Russian).
Zavadskiy A.E. Analysis of the heterogeneity of dry cellulose fibers by low-angle X-ray diffraction. Fibre Chem. 2013. V. 44. N 6. P. 399-403. DOI: 10.1007/s10692-013-9470-8.
Eichhorn S., Hearle J.W.S., Jaffe M., Kikutani T. Handbook of Textile Fibre Structure. V.1: Fundamentals and Manufactured Polymer Fibres. Cambridge: Woodhead Publ. 2009.
Zavadskiy A.E. X-ray analysis of characteristic features of the heterogeneity of cellulose fibers at interacting with water. Fibre Chem. 2013. V. 45. N 4. P. 227-232. DOI: 10.1007/s10692-013-9518-9.
Guinier A. X-Ray Diffraction of Crystals. M.: Fizmatgiz. 1961. 604 p. (in Russian).
