Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №8 - Журнал «Домашняя лаборатория»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Синтетические волокна под микроскопом снаружи очень похожи на описанные выше "полусинтетические", но на срезе они выглядят иначе (см. рисунок). Их нити, если они изготовлены прядением из расплава, могут иметь своеобразное поперечное сечение, а в последнее время встречаются даже полые нити. Волокна этой группы можно различить, прежде всего по поведению в пламени, а также при сухой перегонке (нагревание в пробирке).
Ниже указаны основные отличительные признаки синтетических волокон:
(Здесь и далее в книге приведены названия волокон, выпускаемых в ГДР. В нашей стране подобные волокна выпускаются под другими названиями: хлорированное поливинилхлоридное волокно — хлорин, полиамидное — капрон, анид, полиакрилонитрильное — нитрон, полиэфирное — лавсан. — Прим. перев)
Тип волокна ∙ Поведение в пламени, цвет пламени, характер горения, запах, реакция паров
Поливинилхлоридное (пивиацид) ∙ Не воспламеняется, а спекается, приобретая при этом черный цвет. Запах едкий (НСl), пары окрашивают синюю лакмусовую бумажку в красный цвет
Полиамидные волокна (дедерон, найлон) ∙ Плавятся и текут по каплям, издавая отвратительный запах мышиного помета. Пары имеют щелочную реакцию. Остаток — твердая масса с окраской от коричневой до черной
Полиакрилонитрильные волокна (вольпрюла) ∙ Горят быстро, с потрескиванием, желтым пламенем, остаток — твердый, черного цвета. Пары пахнут паленым рогом и обнаруживают щелочную реакцию
Полиэфирные волокна (гризутен) ∙ Воспламеняются с трудом, горят медленно желтым коптящим пламенем. Пары коричневатые, имеют щелочную реакцию
При достаточной тренировке можно научиться свободно различать образцы пряжи только по запаху при пробе на сгорание. Иногда удается определять таким образом даже тип волокон в смешанных тканях.
Руководствуясь схемой экспресс-анализа текстильных волокон, читатели могут провести множество опытов по анализу волокон.
ШЕЛК И ШЕРСТЬ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
Оболочки клеток растений состоят, главным образом, из целлюлозы полисахарида, которому отвечает брутто-формула (C6H10O5)n. Молекулы целлюлозы отличаются от крахмала, имеющего такую же брутто-формулу, более высокой степенью полимеризации. Последняя у целлюлозы составляет 2500–3000 и иногда доходит даже до 4000, тогда как у крахмала она находится в пределах 600–900. Кроме того, целлюлоза построена из звеньев β-глюкозы, а крахмал — из α-глюкозы. Указанные формы глюкозы очень мало отличаются друг от друга своим пространственным строением:
Однако, как ни мало это различие, и на их свойствах.
Например — две молекулы α-глюкозы солодового сахара (упрощенная формула):
Две молекулы β-глюкозы связываются с образованием целлобиозы (упрощенная формула):
При дальнейшем отщеплении воды образуются новые кислородные мостики:
Приведенные формулы дают представление о пространственном строении молекул. Чтобы сделать более отчетливым положение плоскости кольца, в них обозначены жирными линиями те связи, которые обращены вперед, к читателю. Остальные же связи кольца находятся сзади, как бы уходя за плоскость экрана.
Правда, различие в свойствах целлюлозы и крахмала вызвано не только различием в строении звеньев, из которых они состоят. Молекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, не имеют разветвлений, то есть они построены более упорядочение. Обычно цепи молекул целлюлозы располагаются параллельно друг другу и образуют между собой связи за счет так называемых водородных мостиков (водородная связь — соединение двух атомов (в данном случае атомов кислорода разных молекул) посредством атома водорода. Прочность этой связи намного меньше, чем прочность других, «обычных» химических связей в молекуле целлюлозы — Прим. перев.). Так возникает волокно. При переработке целлюлозы молекулы ее частично расщепляются, и степень полимеризации уменьшается до 200-1000.
В древесине, помимо целлюлозы, содержатся и другие вещества. Например, по данным анализа, сухая древесина ели имеет такой состав:
Целлюлоза — 47%
Гемицеллюлоза (полисахарид, сходный с целлюлозой) — 20%
Лигнин — 30%
Древесная камедь и смола — 3%
Для получения чистой целлюлозы, необходимой для изготовления искусственного шелка и вискозного штапельного волокна, из древесины нужно, прежде всего, удалить лигнин и смолу. С этой целью измельченную древесину (щепу) нагревают под давлением в огромных аппаратах объемом несколько сотен кубических метров, либо с раствором бисульфита кальция Са(Н3О3)2 (сульфитная варка), либо со щелочным раствором NaOH и Na2S (сульфатная варка). При этом лигнин переходит в раствор, а целлюлоза не растворяется. Ее очищают, отбеливают и обезвоживают. Растворы, которые образуются в больших количествах при варке древесины, — щелоки — обычно подвергают дальнейшей переработке.
Обнаружение лигнина
Газетную бумагу изготавливают из кашицы, которая образуется при тонком измельчении древесины в специальных аппаратах непрерывного действия. Поэтому она содержит все составные части древесины. Докажем присутствие в ней лигнина. Нанесем на бумагу каплю раствора гидрохлорида анилина С6Н5NН2-НСl (его получим, растворив несколько капель анилина в 5 %-ной соляной кислоте). При этом бумага приобретает желтую окраску. Чертежная бумага, если не придавать значения едва заметному изменению окраски, не дает такой реакции.
При изготовлении искусственных волокон необходимо либо растворить саму целлюлозу — при этом разрываются связи между ее параллельно расположенными молекулами, либо так изменить ее химическое строение, чтобы после этого она растворялась в соответствующих растворителях. Второй способ открыл в 1891 г. француз, граф де Шардонне. Он пронитровал отходы хлопка и растворил полученный динитрат в смеси спирта с эфиром. При продавливании раствора через тонкое отверстие и последующем испарении растворителя удалось получить нить. Так называемый шелк Шардонне, который с 1896 г. стали изготовлять на опытном производстве в Безансоне, слишком легко воспламенялся и к тому же дорого стоил. Поэтому он не мог получить признания.
Растворим полученный нами динитрат целлюлозы, смеси спирта с эфиром и отфильтруем этот раствор через — стекловату. Затем с помощью горелки оттянем короткую стеклянную трубку или пробирку — так, чтобы на конце ее получилось очень узкое отверстие. Можно использовать и старый
Осадительная ванна
Изготовление шелка Шардонне ненужный шприц. Изготовленную фильеру заполним раствором и вставим в нее пробку со стеклянной трубкой, на которую надет резиновый шланг. Если осторожно подуть в шланг, то раствор будет выдавливаться из отверстия. В слегка нагретом воздухе он затвердеет, образуя нить (Ввиду легкой воспламеняемости шелка Щердонне и эфира опыт нужно проводить с осторожностью! В этом опыте безопаснее провести прядение мокрым способом, продавливая раствор коллаксилина в воду — Прим. перев.).
Метод сухого прядения, который мы
