خانه / نساجی / بررسی ساختمان شیمیایی سلولز 180 صفحه doc

بررسی ساختمان شیمیایی سلولز 180 صفحه doc

الیاف سلولز از مهمترین الیاف مورد استفاده در صنعت نساجی می باشند كه همگی از گیاهان بدست می آیند الیاف سلولز طبیعی را می توان به گروههای زیر تقسیم بندی نمود

فرمت فایل: doc

تعداد صفحات: 180

حجم فایل: 2.851 مگا بایت

قسمتی از محتوای فایل و توضیحات:

1-1- مقدمه

الیاف سلولز از مهمترین الیاف مورد استفاده در صنعت نساجی می باشند كه همگی از گیاهان بدست می آیند. الیاف سلولز طبیعی را می توان به گروههای زیر تقسیم بندی نمود.

الف) الیاف دانه ای: این الیاف از تخم یا دانه گیاه به دست می آیند مانند الیاف پنبه

ب) الیاف ساقه ای: این الیاف از ساقه گیاه به دست می آیند مانند الیاف كنف، كتان و چتایی.

ج) الیاف برگی: الیافی كه از برگ گیاه به دست می آیند مانند الیاف سیسال و مانیلا

د) الیاف میوه ای: الیافی كه از میوه گیاه به دست می آیند مانند الیاف نارگیل

الیاف پنبه:

پنبه لیفی طبیعی از نوع سلولزی، دانه ای، تك سلولی و كوتاه می باشد. دانسیته آن 52/1 است كه از اینرو جزء الیاف سنگین به شمار می آید الیاف پنبه طولی ما بین
56- 10 میلیمتر و قطری در حدود 22- 11 میكرومتر دارد و رنگ آن سفید تا
قهوه ای مایل به زرد متغییر است. نمای طولی میكروسكوپی آن به صورت لوله ای تابیده و پیچ خورده است و نمای عرضی آن لوبیایی شكل می باشد. [20]

2-1- ساختمان شیمیایی سلولز

با تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات مختلف و شناسائی عناصر سازنده سلولز می توان آن را در دسته كربوهیدراتها قرار داد.

هیدرولیز با اسید سولفوریك 72 درصد منجر به تولید 7/90 درصد گلوكز می گردد. اگر محصول حاصل از هیدرولیز را به كمك الكل اتیلیك و اسید كلریدریك به عنوان كاتالیزور، متانولیزه نمائیم محصول حاصل 5/80% از مشتقات متیل گلوكز خواهد بود. محصول بدست آمده را با واكنش مكرر و استفاده از كاتالیزورهای دیگر می توان تا 5/95 درصد افزایش داد. نتیجه حاصل 5/95 درصد را می توان دلیل محكمی دانست كه سلولز پلیمری است كه از واحد های سازنده گلوكز تشكیل شده است. [16]

3-1- گلوكز

گلوكز یا پنتاهیدرواكسیدآلدئید مونوساكاریدی است كه ملكول آن دارای 6 اتم كربن می باشد.

شكل 1-1- ساختمان خطی ملكولی گلوكز یا پنتاهیدراكسید آلدئید

گلوكز به دلیل دارا بودن چهار اتم كربن نا متقارن (كربن 2 و 3 و 4 و 5) در زنجیر ملكولی دارای 16 ایزومر می باشد كه از این 16 ایزومر، 8 ایزومر تصویر آیینه ای 8 ایزومر دیگرند.

چون ایزومرها تصویر آیینه ای دارند ترتیب قرار گیری گروههای هیدروكسیل هیدروژن سمت چپ و راست ملكول گلوكز باعث تقسیم بندی ایزومرها به راست گرد (D) و چپ گرد (L) می شود كه گلوكز سازنده سلولز از نوع راست گرد (D) می باشد. [2]

همانگونه كه در شكل 1-1 نشان داده شده است پنتاهیدراكسید آلدئید دارای گروه آلدئیدی در كربن شماره 1 می باشد ولیكن كلیه آزمایشات مشخص كننده آلائیدها بر روی گلوكز به جواب منفی می انجامد كه دلیل آن را می توان به واكنش گروه آلدئیدی كربن 1 با گروه هیدروكسیل 5 و تبدیل مولكول از حالت خطی به حالت حلقوی پایدار نسبت داد. [2]

شكل 2-1- تبدیل فرم خطی گلوكز به فرم حلقوی

فرم حلقوی D گلوكز حالت فضایی كشیده شده ای دارد و اتم كربن شماره 1 حلقه غیر متقارن می باشد و در نتیجه گروه های هیدروژن هیدروكسیل متصل به آن
می تواند دو حالت فضایی و را اختیار كند.

D گلوكز مونومر سازندة نشاسته می باشد ولی D گلوكز واحد سازنده سلولز است. این دو ایزومر از نظر خصوصیات فیزیكی و شیمیایی با یكدیگر اختلاف زیادی دارند.

4-1- پلیمریزاسیون D گلوكز

D گلوكز با دارا بودن پنج گروه هیدروكسیل سازندة زنجیره پلیمری سلولز است. در صورت اتصال دو ملكول D گلوكز به یكدیگر هر ملكول، یك هیدروكسیل از دست می دهد و بین آنها پیوندی اتری برقرار می شود و یك ملكول آب آزاد
می شود.

با انجام آزمایشات مختلف مشخص گردیده كه در زنجیره پلیمری سلولز پیوندی ملكولی D گلوكز از طریق كربن شماره 1 و 4می باشد و در این صورت هر ملكول، دو گروه هیدروكسیل از دست می دهد و سه هیدروكسیل دیگر برایش باقی می ماند. پیوند حاصله را كه پیوندی اتری می باشد پیوند 1 و 4 – گلوكز گلوكزیدیك می نامند.

شكل 3-1- پلیمریزاسیون گلوكز و ایجاد پیوند 1 و4 – گلوكزیدیك

همانطور كه در شكل 3-1 نشان داده شده است مونومرهای D گلوكز متصل شده در زنجیر سلولز نسبت به یكدیگر وضعیت ترانس دارند، یعنی در زاویه ْ 180 نسبت به یكدیگر قرار گرفته اند. به همین دلیل گروه CH­2OH یك در میان بالا و پایین قرار می گیرد، از این جهت كوچكترین واحد تكرار شونده در سلولز را سلوبیوز می دانند. [2]

شكل 4-1- عوامل جانبی زنجیر سلولز

همانطور كه در شكل 4-1 مشخص شده است، انتهای زنجیر سلولز ملكول گلوكز شماره n قرار گرفته است، این ملكول از طریق اتم شماره 4 به اتم كربن شماره 1 ملكول گلوكز قبلی (1- n) از زنجیر سلولز متصل گردیده است.

این انتها را، سمت قابل احیاء زنجیر سلولز می نامند چون ملكول گلوكز شماره n در اثر اكسیداسیون تجزیه و به ملكول كوچكتر تبدیل می شود. ملكول گلوكز (1-n) نیز دارای همین خصوصیت است و قابل تجزیه می باشد و از این سمت خطر تجزیه كامل زنجیر سلولز وجود دارد.

بر عكس مولكول گلوكز شماره 1 از طریق كربن شماره 1 به زنجیر متصل است و قادر به واكنش نمی باشد همینطور مولكول گلوكز شماره2 تا شمارة n توسط كربن شماره 1 متصل هستند و از این سمت خطر تجزیه كامل زنجیر سلولز وجود ندارد، به همین دلیل این سمت را، سمت غیر احیائی زنجیر می دانند. [4 و 2]

گروه های جانبی سلولز گروه های هیدروكسیل می باشند. یكی از عوامل هیدروكسیل نوع اول و دوتای دیگر نوع دوم هستند. كربن شمارة 6 دارای نوع اول و كربن 2 و 3 دارای عامل الكلی نوع دوم هستند. [4]

عامل الكلی نوع اول فعالیت و واكنش پذیری بیشتری نسبت به عامل الكلی نوع دوم دارد.

5-1- پیوندهای بین زنجیرهای سلولز

پیوندهای موجود در بین زنجیرهای سلولز طبیعی پیوندهای هیدروژنی می باشد كه بین عاملهای هیدروكسیل یك زنجیر با زنجیر دیگر ایجاد می شود. همچنین احتمال وجود پیوندهای واندروالس نیز در بین زنجیرهای سلولز داده شده است. [4 و 2]

به غیر از این پیوندها می توان توسط مواد شیمیایی پیوندهای دیگری را جهت تغییر خصوصیات سلولزی یا الیاف سلولزی ایجاد كرد. این پیوندهای ایجاد شده از نوع كوالانسی و بسیار محكم می باشد و خصوصیات الیاف سلولزی یا سلولز را بطور دائم تغییر می دهند.

پیوند دادن بین زنجیرها را با تركیبات زیر می توان انجام داد. [20 و 2 و 1]

الف) پیوند دادن بوسیله فرم آلدئید

2Cell-OH + CH2O Cell-O-CH2-O-Cell

ب) پیوند دادن بوسیله دی متیلول اوره

0

0

2Cell-OH+HOCH2NHCNHCH2OHCell-O-CH2HNCNHCH2-O-Cell

ج) پیوند گوگردی:

این پیوند در اثر یكسری واكنشهای پیچیده و در طی چند مرحله روی سلولز انجام
می شود.

2Cell-SH Cell-S-S-Cell

6-1- تخریب كننده های سلولز

سلولز با دارا بودن ساختمان شیمیایی كه در صفحات قبل در مورد آن بحث شد در مقابل بسیاری از تركیبات شیمیایی و عوامل فیزیكی قابلیت تخریب و تجزیه دارد. بعضی از این عوامل تخریب كننده عبارتند از:

1-6-1- تخریب با اسیدها

تخریب سلولز در محلول های اسیدی بستگی به PH عملیات و حرارت و زمان دارد. علت تخریب شكسته شدن پیوندهای 1 و4 – گلوكوزیدیك است كه با كاهش درجه پلیمریزاسیون (DP) و افزایش سیالیت محلول همراه است. محصول حاصل از عمل تخریب سلولز با اسید را هیدروسلولز می نامند. [4 و 2]

2-6-1- تخریب با مواد اكسید كننده

مواد اكسید كننده بر روی سلولز اثر كرده و اكسی سلولز را بوجود می آورند. با در نظر گرفتن زنجیر پلیمری سلولز كه از واحد های D گلوكز تشكیل یافته و هر واحد گلوكز دارای سه گروه عامل هیدروكسیل كه یكی از آن نوع اول و دوتای آن از نوع دوم هستند و با در نظر گرفتن اینكه عوامل هیدروكسیل بسیار واكنش پذیر و قابل اكسید شدن هستند انتظار می رود عوامل الكلی نوع اول به آلائید و سپس به اسید و الكلهای نوع دوم به كتون تبدیل شوند. همچنین احتمال واكنش از سمت احیائی زنجیر و تولید اسید گلوكونیك نیز می باشد. [20 و 2 و 4]

3-6-1- تخریب با قلیا

بر خلاف اینكه سلولز در محلولهای رقیق اسیدی تجزیه می شود در محلولهای قایائی رقیق پایدار است. محلولهای غلیظ و داغ قلیا باعث تجزیه سلولز می شود. تجزیه از سمت احیائی زنجیر آغاز می شود و با تبدیل واحدهای گلوكز به فركتوز و سپس به اسید ایزوساكارنیك به پیش می رود. [2]

4-6-1- تخریب با آنزیم

آنزیم ها از نظر شیمیائی پروتئین می باشند و به منظور تسریع در انجام عملیات بیولوژیكی استفاده می شوند. آنزیم ها انواع مختلفی دارند كه هر یك توانائی شكستن نوعی پیوند را دارد. آنزیمی كه سلولز را مورد تخریب قرار می دهد سلولاز نام دارد و با كاهش درجه پلیمرازسیون سلولز از طریق شكستن پیوند 1 ، 4 – گلوكزیدیك باعث تجزیه سلولاز به اولی گومر، مونومر و حتی آب و دی اكسید كربن می گردد. آنزیم های سلولاز بر مشتقات سلولز و سلولزی كه پیوند بین زنجیری داده شده، بی اثر می باشد. [20 و 2]

5-6-1- تخریب بوسیله نور خورشید

به دلیل وجود اشعه ماوراء بنفش در نور خورشید و طول موج های كوتاهتر از نور موئی كه دارای انرژی زیادی هستند، سلولز تجزیه و تخریب می گردد.

6-6-1- تخریب بوسیله حرارت

حرارت نیز اگر از مقدار معینی تجاوز كند باعث اكسیداسیون سلولز می گردد.

7-1- پنبه

اگر چه الیاف ساقه ای در نوع خود دارای ارزشی در صنعت نساجی است. ولی اهمیت آنها هرگز به پنبه نمی رسد. از خصوصیات مهم این الیاف، استحكام زیاد در پارچه، داشتن قدرت وقابلیت انعطاف در مقابل هر گونه عملیات ریسندگی و بافندگی و تمایل به جذب رنگهای متفاوت است. همین خصوصیات باعث شده است كه با وجود افزایش الیاف مصنوعی، پنبه اهمیت خودش را حفظ كند و مقدار محصول و مصرف آن همواره افزایش یابد. [4]

8-1- خصوصات گیاهی

پنبه گیاهی است علفی كه ارتفاع آن به 6/0 تا 2 سانتی متر می رسد. برگهایش دارای بریدگی است و گلهای سفید، زرد و یا صورتی دارد میوه پنبه كپسولی است به اندازه یك گرد و به نام غوزه پنبه (batt) كه تخمها كه در واقع همان تخم پنبه
(SeedCotton) هستند درون آن قرار دارند. الیاف پنبه به صورت توده ای متراكم در سطح تخمكها رشد می كنند. گلهایی كه در روی گیاه می رویند، معمولاً هر كدام بیش از 15 تخمك دارند كه درون غوزه گیاه قرار دارند. غوزه پس از رشد كامل گیاه باز می شود و تخمكها و الیاف در داخل غوزه به صورت توده كركدار در معرض هوا قرار می گیرند. هر یك از تخمكهای گیاه در حدود 20000 تا رلیف در سطح خود دارد و بنابراین هر یك از غوزه ها تقریباً حاوی 300000 تا رلیف هستند. وقتی كه غوزه گیاه باز می شود رطوبت داخل الیاف تبخیر می شود و الیاف حالت استوانه بودن خود را از دست می دهد و این عمل باعث می شود كه دیوارهای سلولی آن جمع شوند و حالت فرو ریختگی بیابند. در چنین حالتی، تار پنبه یك پیچش مختصر، یا نیم تاب به خود می گیرد كه آن را اصطلاحاً پیچیدگی (Convolution) می نامند. [4]

9-1- اثر شرایط محیط در رشد پنبه

خصوصیات الیاف پنبه نظیر قطر آن به نوع پنبه بستگی دارد؛ ولی باید در نظر داشت كه سایر شرایط از قبیل مناسب بودن زمین و همچنین شرایط جوی نظیر رطوبت زیاد و نور و آفتاب نیز در مرغوبیت آن اثر می گذارد. در یك گیاه معمولی رشد الیاف در داخل غوزه مدت یك ماه و نیم طول می كشد. ولی همه آنها در یك موقع به رشد كامل خود نمی رسند، و ممكن است بین 8 تا 9 هفته طول بكشد. از زمانی كه گیاه دارای گل می شود تا زمانی كه آخرین غوزه ها شروع به باز شدن می كنند. ممكن است در حدود چهار ماه طول بكشد. به هر طریقی كه رشد پنبه در داخل غوزه انجام گیرد. مقداری از الیاف رشد كامل نمی كنند و مقدار الیاف رشد نكرده به به الیاف رشد كرده در داخل غوزه نشان دهنده كیفیت و بازدهی رشد نكرده به الیاف رشد كرده در داخل غوزه نشان دهنده كیفیت و بازدهی محصول است. در الیاف معمولی ممكن است در حدود یك چهارم الیاف رشد نكرده وجود داشته باشد و گاهی اوقات الیاف رشد كرده در داخل غوزه ممكن است به نود درصد برسد. [4]

10-1- ایجاد نپ (nep)

الیاف رشد نكرده ممكن است به طرق مختلفی ایجاد مشكلات كند كه اهم آن بدین قرار است:

1- معمولاً بعد از خاتمه عملیات رنگرزی، الیاف رشد نكرده نسبت به الیاف رشد كرده كم رنگتر هستند و این در اثر ضخیم نبودن دیواره ها و یا عدم تكامل ساختمان لیف (پنبه نارس) است.

2- مقاومت این گونه الیاف فوق العاده كمتر از الیاف رشد كرده است و به سهولت پاره می شوند.

3- برای عملیات ریسندگی قابل استفاده نیستند و به عنوان ضایعات، دور ریخته
می شوند.

4- دارای قابلیت انعطاف هستند و به سهولت به دور الیاف دیگر می پیچند و ایجاد نپ می كنند. اگر چنین الیافی در پارچه رنگ شده وجود داشته باشند، به علت كمرنگ بودن آن، كالای رنگ شده یكنواخت به نظر نمی آید. [4]

11-1- ساختمان لیف پنبه

مولكولهای سلولز پنبه كه تحت عملیات مكانیكی و شیمیایی قبلی قرار نگرفته باشد از پلیمرهای خطی كه حاوی حداقل 5000 واحد انیدروگلوكز Anhydroglucose (وزن مولكول حداقل 800000) می باشند تشكیل می گردد. معمولاً در حالت جامد بشكل صفحات مسطح می باشند و در حضور آب این صفحات بطور منظم بهم چسبیده می باشند، ولی در بعضی مواقع بعضی از آنها از این حالت مسطح (formFlat) تبعیت نمی كنند و خمشهای مولكولی (Chain folding) در بعضی از الیاف سلولزی مشاهده می گردد. مولكولهای سلولز پنبه در حالت كاملاً گسترده و بموازات محور فیبریلها قرار دارند.

مطالعات بوسیله جذب نور ماوراء قرمز (Infra red) نشان می دهد كه اغلب گروههای هیدروكسیل با یكدیگر پیوند هیدروژنی بر قرار می سازند ولی بطور دقیق چگونگی حالت تشكیل این پیوندهای هیدروژنی هنوز معلوم نشده است. شكل 5-1 امكان تشكیل دو نوع پیوند هیدروژنی بین مولكولی منظم را نشان می دهد.

مطلب مفید دیگر:  استیله کردن کالای ویسکوزی و رنگرزی با رنگزای مستقیم دسته نساجی

شكل (5-1) دو نمای متفاوت از پیوندهای هیدروژنی بین مولكولی

در هر دو حالت فوق صفحات مسطح وقتی می توانند تشكیل گردند كه بین گروههای هیدروكسیل و اتمهای اكسیژن در زنجیرهای مجاور پیوند هیدروژنی بیشتری برقرار گردد. پیوند بین صفحات مولكولها احتمالاً بوسیله نیروهای واندروالس حاصل
می شود.

شكل 6-1 نشان می دهد كه چگونه سطوح آبدوست (Hydrophilic) واحدهای انیدروگلولز (Anhydroglucose) به نقاط استوانی (Equaterial) خود محدود شده است و سطوح مسطح بالا و پایین خاصیت غیر آبدوستی Hydrophobic دارند.

شكل (6-1) یك واحد سلوبیوز موقعیت اتمهای حلقوی را در دو سطح موازی با گروه های آبدوست و سطوح غیرآبدوست جانبی‌یا‌استوانه ای قرار دارند نشان می دهد.

اخیراً با روش سانترفیوژ تعداد 10000 واحد گلوكز كه وزن مولكولی 1580000 را نشان می دهد برای سلولز پنبه ارائه شده است.

باید اضافه كرد كه از پیوند مولكولهای الفا – دی – گلوكز(glucosed) زنجیر خطی مستقیم كه قابلیت تشكیل لیف سلولزی را داشته باشند بدست نمی آید بلكه مواد سلولزی دیگری مانند نشاسته حاصل می شود. شكل 7-1 شمای یك لیف پنبه را نشان می دهد.

شكل(7-1) شمای ساختمان لیف پنبه قبل از اولین خشك شدن لیف

دیوار اولیه (Primaey Well) از پوسته ای بضخامت 1/0 با فیبریلهای متقاطع و تحت زاویه خطی نسبت به محور لیف تشكیل شده است. موقعیكه لیف متورم
می گردد توده سلولز یعنی دیواره ثانوی، كه شامل S3 S21 می باشد و فیبرهای آنها زاویه 25- 20 درجه نسبت به محور لیف قرار دارند، به دیواره اولیه و مغز لیف، لومن (Lumen) فشار وارد می سازند.

دیواره ثانویه از لایه های متعددی تشكیل شده است S3 S21S این لایه ها را می توان با روشهای تورمی از یكدیگر جدا كرد. دیواره ثانویه متراكمتر از دیواره اولیه بوده و دسته های فیبریلهای آن در طول لیف، جهت آرایش، زاویه فیبریلهای خود را نسبت به محور لیف عوض می كنند و این تغییر جهت در آن محل موجب تاب دار شدن (Convolutions) لیف پنبه می گردد. و تعداد این تابهای طبیعی لیف و آرایش فیبریلی آن بطور كلی بستگی به نوع لیف پنبه و قابلیت تطویل آن دارد.

ضخامت فیبریلهای موجود در سلولز در حدود nm 20 می باشد. و بعضی از این فیبریلها خودشان نیز به فیبریلهای نازكتر و بضخامت nm 5 تقسیم می شوند و از تجمع این فیبریلها یك دسته فیبریل بضخامت nm 200 حاصل می شود كه می توان آنها را بوسیله میكروسكوپ نوری مشاهده كرد. این تجمع با نیروی خیلی ضعیفی بهم متصل شده اند كه به راحتی از هم گسسته می گردند.

بوسیله مطالعه با اشعه ایكس معلوم شده است كه 60/ 58 درصد از گروههای هیدروكسیل پنبه دارای پیوندهای هیدروژنی منظم (ordered) و 40% بقیه غیر منظم (disordered) می باشند. شكل 8-1 نمای مناطق بلوری و بی شكل در لیف پنبه را نشان می دهد [7].

شكل (8-1) نمایش دیاگرامی مناطق بلوری و بی شكل

12-1- شكل سطح مقطع و شكل طولی لیف پنبه

شكل 9-1 سطح مقطع تصویر طولی لیف پنبه را در زیر میكروسكوپ نوری نشان
می دهد.

بطوریكه ملاحظه می شود مقطع تصویر طولی لیف تابهای آن (Convolution) مشاهده می شوند و سطح مقطع لیف حالت لوبیائی شكل دارد و مغز لیف یا لومن (Lumen) بصورت خط دیده می شود.

طول متوسط الیاف طبیعی پنبه حدود 14- 36 میلیمتر و قطر آن 15- 20 میكرون
می باشد مقاومت لیف حدود 3 – 6 گرم بر دنیر و تطویل آن تا حد پارگی
5- 7 درصد است.

شكل (9-1) تصویر مقطع عرضی و طولی الیاف پنبه

پنبه در شرایط استاندارد (22 درجه سانتیگراد و 76 درصد رطوبت نسبی) مقدار
8 درصد رطوبت بخود جذب می كند. [7]

13-1- مشخصات قسمتهای مختلف ساختمان تار پنبه ( مقطع عرضی )

1 -13-1- لایه (Cuticle)

این لایه خارجی ترین قشر لیف پنبه است سلولهای این قسمت به یكدیگر بسیار نزدیك هستند و به مقدار زیادی از اثرات زیان بخش عوامل خارجی و نفوذ آب به داخل لیف جلوگیری می كنند. یكی دیگر از خواص مهم این لایه ، جلوگیری از عمل اكسیداسیون در مجاورت اكسیژن هوا و اشعه ماوراء بنفش موجود در تابش شدید آفتاب است .ساختمان این لایه به درستی معلوم نیست ، اما تا آنجا كه تحقیق شده است مواد شمعی (Wax) و پكتین در آن وجود دارد این واكس درواقع مخلوطی از چند واكس و چربی و انواع رزینهاست . اگرچه لایة كوتیكل در حین رشد لیف تشكیل می شود و لایه اولیه لیف رامانند قالبی در بر میگیرد ولی جزئی از آن به شمار نمی رود در حین مراحل رشد طولی لیف ، این لایه مانند قشری از چربی به نظر
می رسد و هنگامی كه لایه دوم شروع به رشدو تشكیل شدن می كند، این قشر سخت می شود و حالت لعاب پیدا میكند. [4]

2-13-1- لایه اولیه (Primary wall)

در اولین مراحل رشد لایه لیف پنبه ، لایه اولیه شامل هسته و پروتوپلاسم است و این دو ماده هستند كه اجزای اساسی و شالوده زندگی هر سلول زنده ای را تشكیل
می دهند اگر لایه اولیه راتقریباً «تماماً» از سلولز تشكیل شده است در یك حلال سلولز (هیدروكسید كوپرآمونیوم)‌ حل كنیم، فقط لایة كوتیكل باقی می ماند ضخامت لایه اولیه فقط 1/0 تا 2/0 میكرون است ، درحالی كه ضخامت متوسط لیف در حدود 20 میكرون است مواد سلولزی كه در این لایه است از اولین مراحل رشد لیف تشكیل
می شوند و مطالعات میكروسكوپی در مراحل مختلف رشد لیف نشان می دهد كه این لایه حاوی لیفچه هایی است كه در سطح خارجی لایة موازی با محور لیف ودر قسمتهای داخلی ، در جهت عرضی با محور لیف قرار گرفته اند. در فاصله این دو ناحیه فیبریلهای میانی ، تقریباً با زاویه 70 درجه نسبت به محور لیف قرار گرفته اند بدیهی است اگر این تمایل درجهت چپ باشد پیچش لیف در جهت چپ( s) است و اگر در جهت راست باشد شكل (Z) خواهد داشت.

این نحوه قرار گرفتن لیفچه ها سبب می شود كه قدرت لیف در جهت طولی كمتر از جهت عرضی باشد و به همین دلیل است كه قدرت و استحكام زیاد لیف در جهت پیرامون آن از تورم بعدی لیف به مقدار قابل توجهی می كاهد و قدرت لیف در جهت طولی ممكن است در اثر الیاف نارس باشد كه استحكام كشش آنها كمتر از الیاف رسیده است . اگرچه لایه اولیه را كلاَ سلولز تشكیل می دهد ولی ناخالصیهای این لایه مواد پكتین و چربیها هستند. [4]

3-13-1- لایه دوم (Secondary wall)

این لایه كه تقریباً‌90% وزن كل لیف را تشكیل میدهد در مرحله دوم رشد لیف به وجود می آید این دیواره از رسوب طبقات متوالی لایه های سلولز در داخل لیف تشكیل می شود بدون اینكه قطر لیف افزایش یابد. اگر در این مرحله از رشد مقطع عرضی، لیف را بررسی كنیم متوجه حلقه های مزبور كه نمایشگر رشد روزانه و تكامل این لایه است می شویم مرحله تشكیل ابعاد و شكل حلقه ها بستگی زیادی به درجه حرارت و نور در مراحل رشد دارد .

چنانچه گیاه در شرایط ثابت قرارا گیرد یا اینكه یكی از عوامل موثر وجود نداشته باشد امكان دارد كه این لایه در لیف تشكیل نشود یا حداقل ناقص باشد وجود این لایه در استحكام كشش لیف اهمیت زیادی دارد .

مطالعاتی كه درمورد لایة‌دوم انجام گرفته است نشان می دهد كه شبكه فیبریلها از لیفچه های بلند وبسیار نازك تشكیل شده است كه احتمالاً در یك لیف متورم و یا خرد شده دیده می شود اما ابعاد این لیفچه ها بر حسب نوع نمونه لیف بسیار متغیر است ولی معدل قطر آنها بین 4 . 1- 1 . 0 میكرون تغییر می كند .[4]

4-13-1- كانال لومن (Lumen)

كانال لومن لوله ای است كه در داخل لیف و در سرتاسر طول آن ، از ریشه لیف تانوك آن ، ادامه دارد. قطر فضای لومن در طول لیف متغیر است هنگامی كه لیف در حال رشد كردن است و هنوز غوزه پنبه باز نشده است سطح مقطع لومن تقریباً یك سوم سطح مقطع لیف را تشكیل می دهد هنگامی كه غوزه می رسد و لیف خشك
می شود این قسمت به كمتر از پنج صدم می رسد و به شكل شكاف باریكی دیده
می شود هنگامی كه لیف در حال رشد است فضای لومن حاوی پروتوپلاسم است كه سبب ایجاد رشد ونمو سلولها ست ولی پس از خشك شدن لیف مقداری پروتوپلاسم خشك از لیف باقی می ماند در داخل لومن مقداری مواد پروتئین ، مواد معدنی و مقداری پكمنتهای رنگی وجود دارد كه سبب رنگ كرم پنبه اهلی می شود. [4]

14-1-مواد تشكیل دهنده الیاف سلولزی ( پنبه )

صرفنظر از سلولز كه تقریباً 94-88% از وزن الیاف پنبه را تشكیل می دهد مواد دیگری نظیر پكتین ، واكس ،پروتئین و مواد كانی در این لیف وجود دارد كه در جدول زیر مقادیر تقریبی آنها را برای دو نمونه پنبه آورده شده است :

جدول 1-1 – مواد شیمیایی تشكیل دهنده پنبه

مواد تشكیل دهنده

(‌درصد وزن خشك) در یك نمونه پنبه ناشناخته

(درصد وزن خشك )‌در یك نمونه پنبه امپایر

سلولز

93/94

30/95

پروتئین

2/1

00/1

خاكستر

(16/1)67/0

(86/0)50/0

واكس

75/0

75/0

اسید پكتیك

78/0

99/0

اسید مالئیك

48/0

19/0

اسید سیتریك

06/0

04/0

سایر اسیدهای آلی

32/0

32/0

قندها

15/0

10/0

سایر مواد

83/0

81/0

جمع

00/100

00/100

در مورد ماده تشكیل دهنده سلولز قبلاً مطالبی ذكر شده است اینك سایر مواد را مورد بحث قرار می دهیم .

1-14-1- واكس

واكس یا موم موادی است كه به وسیله تقطیر سلولز با حلالهای آلی نظیر تتراكلرور كربن و یا بنزن به دست می آید وبعد از سلولز مهمترین ماده ای است كه در لیف سلولزی موجود است مقدار واكس در انواع مختلف پنبه متفاوت و حدود 4/0 تا 8/0 درصد است .

تصور می شود كه قسمت اعظم واكس در لایه اولیه لیف نهفته است .

واكس صرفنظر از نرمشی كه به سطح لیف می دهد و سبب تسهیل عملیات ریسندگی می شود از اصطكاك بین الیاف می كاهد و نتیجتاً از قدرت كشش بین الیاف نیز كاسته می شود. آزمایشاتی كه در این مورد به عمل آمده است نشان می دهد قدرت نخی كه از الیاف موم گرفته(‌به وسیله حلالهای آلی ) تهیه می شود حدود 5/2% بیشتر از نخ مشابهی است كه از الیاف موم نگرفته تهیه شده است.

از دیگر خواص واكس جلوگیری از نفوذ آب به لیف است كما اینكه لیف پنبه خام مدت چند روز در سطح آب شناور می ماند ولی پنبه ای كه در محلول رقیق سودكستیك جوشانیده شده یا سوكسله شده توسط حلالهای آلی پس از چند دقیقه خیس و غوطه ور می شود مطالعاتی كه روی تركیب شیمیایی واكس صورت گرفته است نشان می دهد كه الكلها و اسیدهای بزرگ و تركیبات آلی دیگری در واكس وجود دارند .

2-14-1- پكتین ومواد وابسته به آن

مقدار پكتین در پنبه رسیده متغیر و حدود 6/0 تا 0/1 درصد است و مقادیر آن بستگی به شرایط و نحوه استخراج دارد در یك آزمایش توسط اگزالات آمونیوم وپكتات كلسیم رسوبی برابر 7/0 درصد به دست آمده ودر آزمایشات با روشهای دیگری تا 2/1 درصد تعیین می شوند و بیشتر مقدار پكتین در لایه اولیه لیف قرار گرفته است با مطالعاتی كه توسط میرومارك انجام شده است اسید پكتیك را پلیمر خطی یا ساختمان حلقه های پیرانوز كه در ناحیه كربن شماره 4.1 به هم متصل هستند معرفی كرده اند.

حدس زده می شود كه پكتین مانند ماده سیمانی زنجیرهای سلولز را به یكدیگر متصل می كند ولی هنوز دلیل قاطعی برای این فرضیه چه از طریق آزمایش و چه از نظر تئوری آورده نشده است.

تمام مقدار پكتین موجود در لیف با جوشانیدن لیف در محلول یك درصد سود به مدت یك ساعت خارج می كنند در صورتی كه از طریق حلالیت در آب به خودی خود خارج می شود پكتین كه بدین طریق از لیف خارج می شود در محیط اسیدی
ته نشین می شود و قهوه ای رنگ و موم و مواد پروتئینی همراه آن است باید گفت كه با خارج كردن پكتین از لیف حلالیت لیف در محلول كوپرآمونیوم و قدرت كشش آن تغییر قابل ملاحظه‌ای نمی كند .[4]

3-14-1- خاكستر و مواد متشكله آن

در یك نمونه پنبه 2/1 درصد خاكستر وجود داشت كه از آنالیز كردن آن مقادیر زیر برای محتویات آن نتیجه شده است :

5%

Sio2

34%

K2O

4%

So3

11%

CaO

5%

P2O5

6%

Mgo

4%

C1

7%

Na2O

20%

Co2

2%

Fe2O3

مقدار بسیار كم

Zn B Mn Cu

2%

Al2O3

تغییرات زیادی در مقدار خاكستر و درصد مواد موجود در آن ، در نمونه های مختلف پنبه مشاهده می شود و دلیل آن نحوه كشت و برداشت پنبه و چگونگی آزمایش است.

خاكستر پنبه به شدت قلیایی است به طوری كه یك گرم آن 13 تا 16 سانتیمتر مكعب اسید كلریدریك نرمال را خنثی می كند در اثر شستشوی الیاف حدود 85% خاكستر آن بخصوص نمكهای سدیم و پتاسیم آن جدا می شود ولی عناصری نظیر كلسیم، آهن و آلومینیوم باقی می ماند. باید گفت كه شستشوی الیاف پنبه باعث جدا شدن مواد تشكیل دهنده خاكستر، بخصوص نمكهای سدیم و پتاسیم آن می شود و مقاومت الكتریكی پنبه را افزایش می دهد به طوری كه می تواند برای عایق بندی سیمهای الكتریكی و كابلها به جای ابریشم به كار رود. [4]

4-14-1- اسیدهای آلی

خاصیت شدید قلیایی خاكستر پنبه، دلیل بر وجود نمكهای اسیدهای آلی در پنبه است. در پنبه حدود 8/0% اسیدهای آلی دیده می شود كه به استثنای اسیدپكتیك باید اسیدمالئیك و اسیدسیتریك را نام برد و هر دوی این اسیدها به صورت كریستان، با رسوب از پنبه خام جدا می شوند. مقدار این اسیدها در اثر بارندگی، یا در اثر مجاورت لیف با هوا كاهش می یابد و علت آن را می توان در تجزیه این اسیدها در اثر رشد میكرو ارگانیسم (ذرات میكروسكوپی آلی) ها روی لیف پنبه دانست. [4]

 


از این که از سایت ما اقدام به دانلود فایل ” بررسی ساختمان شیمیایی سلولز ” نمودید تشکر می کنیم

هنگام دانلود فایل هایی که نیاز به پرداخت مبلغ دارند حتما ایمیل و شماره موبایل جهت پشتیبانی بهتر خریداران فایل وارد گردد.

فایل – بررسی ساختمان شیمیایی سلولز – با کلمات کلیدی زیر مشخص گردیده است:
الیاف سلولز;الیاف پنبه;ساختمان شیمیایی سلولز

جعبه دانلود

برای دانلود فایل روی دکمه زیر کلیک کنید
دریافت فایل

همچنین ببینید

بررسی فرآیند تولید و كاربرد الیاف فوق ظریف و نانو 148 صفحه doc

به منظور تولید الیاف نانو دو روش كلی وجود دارد، روش اول، تولید الیاف با …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *