Файл: Петерс, Р. Х. Текстильная химия. Очистка текстильных материалов от загрязнений.pdf

Пектиновые вещества в волокне, вероятно, присутствуют в виде нерастворимых солей кальция, магния и железа [15].

В пектиновых веществах карбоксильные группы в большой сте­ пени метилированы. Эти вещества не влияют на прочностные ха­ рактеристики волокон, так как при извлечении их, например, путем кипячения в 1%-ном растворе едкого натра в течение 30 мин в от­ сутствие воздуха прочность и вязкость растворов волокна не из­ меняются.

Протеины

Волокно содержит небольшой процент азота. О составе азотосодержащих соединений волокна пока что имеется мало данных. Хотя не весь азот присутствует в виде протеина, однако считают, что содержание протеина можно определить путем умножения со­ держания азота на 6,25. Большая часть протеина находится во внутреннем канале волокна [21].

Зола

Состав золы приведен в табл. 2. При кипячении хлопка в воде количество золы может быть снижено на 85%, однако большая часть кальция, железа и алюминия остается.

Органические! КИСЛОТЫ

Зола, выделенная из хлопка, имеет сильнощелочную реакцию, что связано с содержанием в волокне солей органических кислот. Суровое волокно содержит около 0,8% таких кислот {без пекти­ новой кислоты), которые в основном состоят из /-малеиновой и ли­ монной кислот [23].

Лен

Льняное волокно содержится в лубяном растении вместе с серд­ цевиной, древесиной и т. д.

Химический состав льняных волокон приведен в табл. 3 [24].

10

Т а б л и ц а 3 Химический состав льняного волокна (в пересчете на сухое волокно)

Лигнин

Большинство растений, кроме углеводов и экстрагируемых ве­ ществ, содержат аморфные полимерные вещества, называемые лигминами. Роль таких веществ, наряду с целлюлозой и другими угле­ водами стенок клетки, состоит в образовании прочной композиции. Лигнин в растении концентрируется в основном в пространстве между клетками, где он откладывается во время лигнификации ткани растения; окончание процесса лигнификации обычно соот­ ветствует прекращению жизненных функций клетки. У льна лиг­ нин находится в основном в сердцевине стебля, хотя он обнаружи­ вается в эпидермальных, корковых клетках и даже в стенках конечных клеток, состоящих из нитей волокон, где процесс обра­ зования лигнина достигает максимума при полном созревании стебля. Лигнифицированные ткани являются более упругими, об­ наруживают пониженную смачиваемость и предотвращают рас­ щепление технических волокон, к которым они присоединены. От­ дельные части древесины и сердцевины, а также эпидермальные и окрашенные корковые клетки часто не отделяются от волокна после трепания.

Все методы отделения лигнина от вещества, с которым он имеет • естественную связь, вызывают какое-то химическое изменение. В ре­ зультате различных методов отделения образуются различные про­ дукты, проблема определения, структуры полностью не решена [2, 25].

• При экстрагировании растительного вещества спиртом с после­ дующим осаждением эфиром получают небольшое количество свет­ лого кремового порошка [39]. Большое количество вещества можно выделить, если, например, предварительно древесину подвергнуть микробиологическому воздействию [40]. Другие авторы получили около 50% «протолигнина» из древесины, предварительно подверг­ нув материал измельчению [41]. Отделение нерастворимого лигнина из нерастворимой растительной ткани очень трудоемко и выпол­ няется многими методами [27].

Лигнин нерастворим в большинстве органических растворителей и подвергается химическим изменениям при относительно мягких

11

условиях воздействия. Будучи ароматическим соединением, лигнин отличается от других природных полимеров. Многие исследователи [25] выделяли лигнин, применяя различные методы обработки, на­ пример, деструктивной дистилляцией, путем.образования производ­ ных фенилпропана (формула I ) . Два из многих продуктов, кото­ рые были выделены, представлены формулами I I и I I I .

с н 2 с н 2 с н 2 о н

с н 2 с н 2 с н ,

с н 2 с о с н 3

Представление о молекуле лигнина далеко не полное, но счи­ тают, что звенья фенилпропана, по-видимому, соединены между собой посредством углерод-углеродной, или эфирной, или какихлибо других поперечных связей. Такие связи схематически пред­ ставлены в следующих формулах:

Гемицеллюлозэ

Гемицеллюлозой называют группу полисахаридов, находя­ щихся в стенках клетки растений в основном в сочетании с лигни­ ном [361. Обычно полисахариды группы гемицеллюлозы могут быть извлечены из лигнифицированиой ткани посредством обработки водным раствором едкого натра до или после извлечения лигнина. Обработка, которой подвергается растение до экстрагирования ге­ мицеллюлозы, оказывает большое влияние на степень извлечения этого вещества. Гемицеллюлозы можно осаждать из водных рас-

12

творов путем добавления спирта. Они представляют собой аморф­ ные твердые вещества, состоящие из смесей полисахаридов, кото­ рые разделяются с большим трудом.

Эти вещества, характеризующиеся низкой степенью полимери­ зации (150), состоят из остатков сахара, которые включают d-ксилозу, /-арабинозу, rf-глюкуроиовую кислоту, d-галактозу и т. д. Наиболее характерными являются гемицеллюлозы на основе пентозы, d-ксилозы

H

нон

Продукт, известный под названием ксилан, может быть экстра­

4-три-о-метил, 2, 3-ди-о-метил и 2-о-метилкснлозы [38]. Основным

зывает на то, что элементарные звенья кснлапа имеют ß-форму. Молекулярный вес ксилана, определенный по осмотическому дав­ лению, соответствует степени полимеризации ~80.

Однако картина усложняется тем, что невосстановленные кон­ цевые группы, увеличивающие выход 2, 3, 4-трн-о-метил-гі-ксилозы, содержатся в каждом 40-м элементарном звене ксилозы, а не в каждом 80-м. Поэтому каждая молекула имеет две невосстанов­ ленные концевые группы вместо одной, из чего можно сделать вы­ вод, что молекула имеет разветвление:

"V- нон

H он

Ксилан

13

При периодатном окислении кснлана получают в среднем одну молекулу муравьиной кислоты на каждые 20 звеньев цепи ксилозы.

Между первым звеном разветвления и звеном основной цепи осуществляется связь 1-3, так как одним из метилированных про­ дуктов, упомянутых выше, является 2-о-метил-гі-кснлоза.

Другие продукты, составляющие гемнцеллюлозу, являются бо­ лее сложными, чем только что описанный, и содержат другие са­ хара, а также звенья глюкуроновой кислоты, соединенные с кси­ лозой. Состав іг структура их изменяются в зависимости от исход­ ных веществ [36].

Пектиновые вещества

Стенки мягких клеток, окружающих пучки льна в стебле, и стенки клеток самих волокон льна содержат пектиновые вещества,

При ферментации во время биологической мочки пектиновые вещества превращаются в уксусную и масляную кислоты.

Красящие вещества

Красящие вещества содержатся в льне в небольших количе­ ствах и находятся в корковых клетках под эпидермой, часть их не отделяется от пучков волокон после трепания. Красящие веще­ ства представляют собой хлорофилл, ксантофилл, каротен и их про­ изводные. Они обычно связаны с такими сложными соединениями, как танин.

2. ВОЛОКНА ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Шерсть

Суровая шерсть содержит различные примеси, количество ко­ торых зависит от биологических особенностей овцы и условий ее жизни (климат, питание и т. д.).

14