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解决方案

为什么棉纤维素耐碱不耐酸?

棉纤维素大分子的化学结构是由β—D葡萄糖剩基彼此以1,4甙键联结而成,大分子的两个末端葡萄糖剩基带有不同基团,一端有四个自由羟基,另一端有三个自由经基和一个半缩醛羟基。纤维素大分子链中的贰键对碱的稳定性较高,对酸则易发生水解,使大分子聚合度下降,分子间力减弱,因而强度下降。

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目前纤维素对碱的作用机理说法不一,但普遍认为,碱只能与纤维大分子上的轻基发生作用。有人将浓碱与纤维素作用后的产物用醇等试剂长时间冲洗,却总有部分碱洗不掉,说明碱确实与纤维素发生了化学反应。

其作用原理有两种理论解释:一种观点认为纤维素是一种弱酸;它与碱发生了类似中和反应而生成醇钠化合物;另一种观点认为碱和纤维素轻基结合,形成分子化合物,即分子化合说。

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一般认为以上两种反应可能同时存在。但碱与纤维素作用后的产物叫碱纤维素,它是一种不稳定的化合物,经水洗后仍能恢复原来的纤维素分子结构,但纤维的微结构发生了变化,结晶区减少了,无定形区增加了。天然棉纤维的结晶度为70%,经浓碱作用后的丝光棉纤维,结晶度降至50%一60%,这说明碱液使纤维发生膨化而破坏了部分结晶区,这种作用很有实用意义,是棉纤维染整加工中的重要环节。

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因此,在染整加工中利用不同浓碱的作用可得到丝光、碱缩等效果,还可以生产泡泡纱等产品。纤维素纤维遇酸后,常表现出手感变硬、强度降低,甚至会全部炭化。这是由于酸对纤维素分子中甙键水解起催化作用,水解后形成聚合度不同的混合物,被称为水解纤维素。水解纤维素的化学组成与原纤维素并无区别,只是聚合度较低,纤维素相对分子质量具有更大的多分散性。水解纤维素若继续与酸作用,聚合度降至50左右称为纤维素糊精。

如果纤维素甙键完全水解断裂则产物就是葡萄糖。影响纤维素水解的因素主要是酸的性质、反应温度及作用时间。

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在实际生产中,如果用酸工艺适当,就不会产生纤维严重损伤。酸与纤维素作用的一般规律是,酸性愈强,催化能力愈强,水解速度加快。强无机酸如盐酸、硫酸、硝酸对纤维素水解特别强,弱酸如磷酸、硼酸催化活性较弱;有机酸如醋酸则更缓和。酸对纤维素纤维虽有危害,但只要控制得当,仍有许多实际用处。

如织物经含氯漂白剂漂白后用稀酸处理,可进一步加强漂白作用;可用酸中和织物上剩余的碱;棉织物用酸处理生产蝉翼纱;涤棉织物的烂花鞘等产品均有应用。

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点击次数:  更新时间:2015-05-26  【打印此页】  【关闭