Estryfikacja drewna Charakterystyczną cechą jest zachowanie wyglądu wyjściowego drewna,przy jednoczesnym zwiększeniu wodoodporności (podstawienie hydrofilowych.

Prezentacja na temat: "Estryfikacja drewna Charakterystyczną cechą jest zachowanie wyglądu wyjściowego drewna,przy jednoczesnym zwiększeniu wodoodporności (podstawienie hydrofilowych."— Zapis prezentacji:

1 Estryfikacja drewna Charakterystyczną cechą jest zachowanie wyglądu wyjściowego drewna,przy jednoczesnym zwiększeniu wodoodporności (podstawienie hydrofilowych grup -OH)drewna przy użyciu różnych czynników acylujących. PRZYKŁAD.Estryfikacja rozdrobnionego drewna sosnowego i bukowego bezwodnikiem kwasu ftalowego. Celem badań było porównanie reaktywności bezwodnika kwasu ftaloweg z rozdrobnionym drewnem iglastym Pinus sylvestris L. i liściastym Fagus sylvatica L. Poprzez wydłużanie czasu prowadzenia reakcji (2 – 8 godz.) otrzymano produkty o różnym stopniu modyfikacji. Stwierdzono, że bezwodnik kwasu ftalowego wykazuje większą reaktywność z drewnem bukowym niż z drewnem sosnowym. O coraz większej liczbie podstawianych grup hydroksylowych w drewnie świadczy zwiększająca się wraz z wydłużaniem czasu prowadzenia modyfikacji intensywność pasma absorpcji w zakresie cm-1. Drewno obu gatunków charakteryzuje się mniejszą termostabilnością w porównaniu z drewnem naturalnym.

2 Chemiczna budowa celulozy
Celuloza jest głównym składnikiem drewna i włókien roślinnych. Z produktów naturalnych najwięcej celulozy zawiera bawełna ok. 92%, drewno ok. 45%, słoma ok. 40%. Celuloza(C6H10O5 ) n ma budowę wielkocząsteczkową ,jest polimerem reszt -D-glukopiranozy połączonych między sobą wiązaniami 1,4- -glikozydowymi

3 Chemiczna budowa celulozy
Podstawową jednostką chemiczną z której zbudowana jest celuloza jest celobioza. Produktem jej hydrolizy jest -D-glukopiranoza 

4 Siły oddziaływań międzycząsteczkowych dla związków o budowie kowalencyjnej
Oddziaływanie typu dipol-dipol. Cząsteczki polarne oddziałują na siebie znacznie silniej niż niepolarne Wiązanie wodorowe. Forma asocjacji pomiędzy atomem silnie elektroujemnym i atomem wodoru związanym kowalencyjnie z innym atomem elektroujemnym. Atomy elektroujemne gł. F, O, N. Siły van der Waalsa. Wskutek ruchu elektronów w obszarze jąder atomowych nawet wówczas, gdy =0 symetria rozkładu ładunku może być zakłócona przez tworzenie tzw. chwilowych dipoli. Taki dipol chwilowy może indukować dipol w przeciwnej orientacji w cząsteczce sąsiedniej.

5 Wiązanie wodorowe cząsteczek celulozy
W celulozie występują wiązania międzycząsteczkowe,zwane wiązaniami wodorowymi, związane to jest z obecnością grup hydroksylowych w cząsteczce.. Wiązania wodorowe maja dla celulozy duże znaczenie,wpływają na jej właściwości. takie jak:pęcznienie,rozpuszczalność,higroskopijność,zdolność do reakcji chemicznej. Rozpuszczenie celulozy wymaga oddziaływania cząsteczek rozpuszczalnika z grupami hydroksylowymi celulozy, w wyniku których następuje zerwanie wiązań wodorowych. Szczególnie istotne jest pękanie wiązań międzycząsteczkowych (intermolekularnych), łączących łańcuchy celulozy.

6 Wiązanie wodorowe cząsteczek celulozy
Pod wpływem różnych rozpuszczalników następuje pęcznienie celulozy,spowodowane to jest wniknięciem cząsteczek rozpuszczalnika między makrocząsteczki celulozy.

7 Model budowy celulozy Według Meyera i Marka,(teoria micelarna)-łańcuchy celulozy są ułożone równolegle do siebie,tworząc obszary krystaliczne tzw.micele, silnie związane wzdłuż osi włókna. a – siły wiązań chemicznych, b – siły asocjacji, c – siły międzymicelarne Teoria micelarna posiadała wady np: nie tłumaczyła zjawiska pęcznienia celulozy.

8 Model budowy celulozy Stąd próby modyfikacji.obecnie przypisuje się celulozie budowę krystaliczno-bezpostaciową,według tej teorii włókno jest układem dwufazowym,składającym się z obszarów krystalicznych i bezpostaciowych. Obszary zorientowane – krystaliczne: zgrupowania celulozy, w których panuje doskonały porządek w trzech przestrzennych kierunkach. Obszary bezpostaciowe odznaczają się mniej doskonałym porządkiem w ułożeniu cząsteczek, przebiegają w większych odległościach od siebie, nie występują tutaj w z takim natężeniem siły van der Waalsa oraz wiązania wodorowe.

9 Odmiany krystaliczne celulozy
Badania, rentgenograficzne wykazały;że celuloza ma budowę mikrokrystaliczną (ok.65%)a elementy cząsteczki celulozy są we włóknie ułożone w sposób uporządkowany.Znanych jest kilka odmian krystalograficznych celulozy.Są one numerowane cyframi rzymskimi,a różnią się głównie rodzajem sieci krystalicznej,układem wiązań wodorowych oraz orientacją łańcuchów celulozy w sieci.Wyróżnia się dwa rodzaje orientacji łańcucha w sieci krystalicznej:orientację równoległą i antyrównoległą. Celuloza I-jest najczęściej spotykaną odmianą celulozy.W strukturze tej odmiany łańcuchy celulozy ułożone są w równoległych warstwach.Łańcuchy z każdych warstw są utrzymywane układem silnych wiązań wodorowych a za spójność sąsiednich warstw odpowiadają oddziaływania van der Waalsa.Budowa taka powoduje dużą wytrzymałość celulozy. Celuloza II-jest najstabilniejszą termodynamicznie odmianą celulozy.Różni się ona od celulozy I tym, że w strukturze sąsiednie łańcuchy celulozy mają przeciwną orientację.Celuloza II ma o wiele mniejszą wytrzymałość niż Celuloza I. Forma ta dominuje w większości włókien sztucznych np:włókien wiskozowych.Celulozę II otrzymuje się głównie z Celulozy I w procesie merceryzacji.

10 Odmiany krystaliczne celulozy
Celuloza III-odmiana poliformiczna celulozyII uzyskana przez modyfikację celulozy amoniakiem. Celuloza IV-odmiana poliformiczna celulozy I uzyskana przez tzw.obróbkę hydrotermiczną tj.ogrzewanie w środowisku alkalicznym do260° lub w atmosferze inertnej helu w 280° Znajomość stopnia krystaliczności,a tym samym stosunków między układem krystalicznym a amorficznym ma wpływ na właściwości włókna. Większy stopień krystaliczny powoduje mniejszą higroskopijność stąd mniejsza zdolność do pęcznienia, mniejsza rozciągliwość. Większa gęstość,twardość, wytrzymałość.

11 Struktura włókna celulozy
elementarna komórka krystaliczna celulozy I

12 Wymiary komórek krystalicznych celulozy
Celuloza II 62° 10,3 8,1 9,1 Celuloza I 8,35 10,3 7,9 84° Celuloza IV 90° 10,3 8,11 7,9 Celuloza III 58° 10,3 7,74 9,9

13 Wiskozymetr z automatycznym pomiarem czasu
punkty pomiarowe

14 Oznaczanie stopnia polimeryzacji
warunki analizy: temperatura 25°C wiskozymetr Ubelohde’a – Ic rozpuszczalnik CuEN (0,5M) stężenie celulozy w roztworze ~5g/dm3 obliczenie granicznej liczby lepkościowej: (równanie Martina) obliczenie stopnia polimeryzacji: (równanie Immerguta)