Химия древесины

Методы выделения холоцеллюлоза. Содержание и состав гемицеллюлоз хвойной и лиственной древесины. Гидролитическая деструкция, ацидолиз и этанолиз лигнина - ароматического полимера. Химия его сульфитной и сульфатной варки. Нитраты целлюлозы, их получение.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ВМС. КЛАССИФИАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ. ПОЛЯРНЫЕ И НЕПОЛЯРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

1.1 Общие понятия о ВМС

1.2 Классификация полимеров

1.3 Полярные и неполярные полимеры

2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ДРЕВЕСИНЫ. ХОЛОЦЕЛЛЮЛОЗА И МЕТОДЫ ЕЕ ВЫДЕЛЕНИЯ

2.1 Химический состав древесины

2.2 Холоцеллюлоза и методы ее выделения

3. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ. АНТОМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ХВОЙНОЙ И ЛИСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

3.1 Строение древесины

3.2 Антомические элементы хвойной и лиственной древесины

4. ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ. СРЕДНИЕ И КОНЦЕВЫЕ ЗВЕНЬЯ. КОНФОРМАЦИИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ

4.1 Химическое строение макромолекул целлюлозы

4.2 Средние и концевые звенья

4.3 Конформации элементарных звеньев

5. СОДЕРЖАНИЕ И СОСТАВ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗ ХВОЙНОЙ И ЛИСТВЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫ. ПОСТРОИТЬ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ГЕКСОЗАНОВ И ПЕНТОЗАНОВ

5.1 Содержание и состав гемицеллюлоз хвойной и лиственной древесины

5.2 Структурные формулы основных представителей гексозанов и пентозанов

6. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ЛИГНИНЕ КАК АРОМАТИЧЕСКОМ ПОЛИМЕРЕ. СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ ЛИГНИНА. ДИМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ ЛИГНИНА

6.1 Общие понятия о лигнине как ароматическом полимере

6.2 Структурные единицы лигнина

6.3 Димерные структуры лигнина

7. РАСТВОРИТЕЛИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ

8. ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ. КАТАЛИЗАТОРЫ И СХЕМЫ ГИДРОЛИЗА

8.1 Гидролитическая деструкция целлюлозы

8.2 Катализаторы и схемы гидролиза

9. ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ ДЕСТРУКЦИЯ ЛИГНИНА, АЦИДОЛИЗ И ЭТАНОЛИЗ ЛИГНИНА

9.1 Гидролитическая деструкция лигнина под действием водных растворов кислот и оснований (гидролиз)

9.2 Ацидолиз и этанолиз лигнина

10. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ЛИГНИНА ПРИ СУЛЬФИТНОЙ ВАРКЕ. АКТИВНЫЕ ГРУППЫ ЛИГНИНА

10.1 Сульфирование лигнина

10.2 Гидролитическая деструкция лигнина

10.3 Кондеснация лигнина

11 ХИМИЯ СУЛЬФАТНОЙ ВАРКИ. ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ ОТ НАТРОННОЙ ВАРКИ И ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ЛИГНИНА

11.1 Химия сульфатной варки. Основные отличия от натронной варки

11.2 Химические реакции лигнина

12. НИТРАТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, ИХ ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

12.1 Нитраты целлюлозы, их получение

12.2 Свойства нитратов целлюлозы и их применение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Химия древесины и синтетических полимеров - теоретическая основа технологий химической и химико-механической переработки древесины. Древесина является уникальным сырьем, постоянно возобновляемым в процессе фотосинтеза, и квалифицированное комплексное использование всей ее биомассы представляет важнейшую задачу с позиции экономики и экологической безопасности. Возрастание роли древесины в связи с сокращением запасов традиционного сырья химической промышленности: угля, нефти и газа - определяет основную перспективность исследований в области химии и химической технологии древесины и других растительных источников сырья. Несмотря на все большее широкое развитие производства различных синтетических полимерных материалов, древесина как промышленное сырье для механической технологии не теряет своего значения Химия древесины и синтетических полимеров: Учебник для вузов / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская - СПб: издательство СПбЛТА, 1999..

Для химической переработки древесина интересна своим комплексом природных органических полимеров - целлюлозы, нецеллюлозных полисахаридов, лигнина, а также разнообразных низкомолекулярных соединений - экстрактивных веществ.

Химия древесины является теоретической основой процессов химической технологии производства целлюлозы, бумаги, лесохимических продуктов, продуктов гидролиза, древесных пластиков и плит. Химия древесины как наука изучает: строение, состав и свойства древесных тканей; строение и свойства химических компонентов древесины; методы аналитического определения и выделения из древесины ее компонентов; сущность технологических процессов химической переработки древесины и отдельных ее компонентов с целью управления этими процессами Химия древесины: Учебное пособие для студентов специальности 240406 / Э.И. Евстигнеев - СПб: издательство Политехн. ун-та, 2007..

целлюлоза древесина полимер деструкция

1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ВМС. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ. ПОЛЯРНЫЕ И НЕПОЛЯРНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

1.1 Общие понятия о ВМС

Высокомолекулярные соединения (ВМС), или полимеры, получили свое название благодаря их высокой молекулярной массе. По своим свойствам они отличаются от других соединений. ВМС составляют главную часть сухого вещества растительных и животных организмов и играют исключительную роль в жизни и деятельности человека.

Структурные компоненты древесины (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) - это высокомолекулярные соединения, тогда как экстрактивные вещества представляют собой главным образом низкомолекулярные соединения (НМС).

К высокомолекулярным соединениям (ВМС) относятся вещества, состоящие из больших молекул. Принято считать высокомолекулярными соединения с молекулярной массой более 5000, но нередко она может достигать нескольких миллионов (особенно у природных ВМС). Резкой границы между высокомолекулярными и низкомолекулярными соединениями нет. Так, некоторые таннины с молекулярной массой около 1000 ведут себя, как типичные низкомолекулярные соединения, а парафины с такой же молекулярной массой обладают всеми свойствами высокомолекулярных соединений. Переход от низкомолекулярных соединений к высокомолекулярным связан не с самим изменением молекулярной массы, а с обусловленным им качественным изменением свойств (переход количества в качество) Химия древесины и целлюлозы. Учебное пособие./В.М. Никитин, А.В. Оболенская, В.П. Щеголев - Москва: издательство «Лесная промышленность», 1978..

Размеры молекул ВМС по сравнению с размерами обычных молекул очень велики. Так, длина молекул целлюлозы достигает 25•10^-5 - 50•10^-5 см (25 000 - 50 000 ?) при размере в поперечнике 3,5•10^-8 - 7•10^-8 см (3,5 - 7 ?).

Всем полимерам присущи некоторые общие свойства, которыми они существенно отличаются от НМС:

1. Они не могут существовать в газообразном состоянии; вместо испарения при нагревании они разлагаются.

2. Полимеры, способные плавиться, не имеют точек плавления, а размягчаются постепенно в определенном температурном интервале.

3. Только у полимеров существует особое физическое состояние - высокоэластическое, отсутствующее у НМС.

4. Полимеры проявляют особые механические свойства: ведут себя одновременно как твердые вещества и как жидкости и могут выдержать большие напряжения.

5. При растворении они проявляют характерную особенность: растворению всегда предшествует набухание (явление, не известное у НМС).

6. Растворы полимеров имеют высокую вязкость.

7. Химическая реакционная способность у ВМС в значительной мере зависит от их физической структуры.

Все полимеры являются ВМС, но не все ВМС могут быть полимерами. В молекуле полимера должны быть химически связаны и закономерно повторяться остатки исходного вещества - мономера. Большая молекула полимера называется макромолекулой, или полимерной цепью, а сами остатки - элементарными (мономерными, повторяющимися) звеньями, или просто звеньями. Звенья связаны между собой химическими (ковалентными) связями. В отличие от молекулы низкомолекулярного соединения макромолекула не является наименьшей частицей - носителем химических свойств вещества, так как при разрыве макромолекулы на более короткие цепи эти свойства сохраняются.

Число звеньев в цепи называется степенью полимеризации (обозначается n, P или СП).



При написании эмпирических формул полимеров вследствие их большой молекулярной массы (М) концевые звенья не принимают во внимание (эмпирическая формула целлюлозы (С₆Н₁₀О₅)_n, каучука (С₅Н₈)_n).

Каждый полимер всегда состоит из макромолекул различной длины. Поэтому в химии высокомолекулярных веществ введено понятие о полимергомологах, под которыми понимают соединения одинакового химического строения, отличающиеся по молекулярным массам. Любое полимерное соединения представляет собой смесь полимергомологов - соединения с различным числом звеньев в макромолекуле, т.е. с различной длиной цепи.

Полимергомологи образуют полимергомологический ряд, т.е. ряд соединений, в котором каждый последующий член отличается от предыдущего на группу атомов - элементарное звено.

В случае НМС молекулярная масса каждого соединения является постоянно величиной, характерной для каждого соединения.

У полимеров можно определить только среднюю молекулярную массу и среднюю СП.

Средняя молекулярная масса - это произведение среднего числа звеньев (средней С...