1-1- مقدمه

الياف سلولز از مهمترين الياف مورد استفاده در صنعت نساجي مي باشند كه همگي از گياهان بدست مي آيند. الياف سلولز طبيعي را مي توان به گروههاي زير تقسيم بندي نمود.

الف) الياف دانه اي: اين الياف از تخم يا دانه گياه به دست مي آيند مانند الياف پنبه

ب) الياف ساقه اي: اين الياف از ساقه گياه به دست مي آيند مانند الياف كنف، كتان و چتايي.

ج) الياف برگي: اليافي كه از برگ گياه به دست مي آيند مانند الياف سيسال و مانيلا

د) الياف ميوه اي: اليافي كه از ميوه گياه به دست مي آيند مانند الياف نارگيل

الياف پنبه:

پنبه ليفي طبيعي از نوع سلولزي، دانه اي، تك سلولي و كوتاه مي باشد. دانسيته آن 52/1 است كه از اينرو جزء الياف سنگين به شمار مي آيد الياف پنبه طولي ما بين
56- 10 ميليمتر و قطري در حدود 22- 11 ميكرومتر دارد و رنگ آن سفيد تا
قهوه اي مايل به زرد متغيير است. نماي طولي ميكروسكوپي آن به صورت لوله اي تابيده و پيچ خورده است و نماي عرضي آن لوبيايي شكل مي باشد. [20]

 

 

2-1- ساختمان شيميايي سلولز

با تجزيه و تحليل نتايج آزمايشات مختلف و شناسائي عناصر سازنده سلولز مي توان آن را در دسته كربوهيدراتها قرار داد.

هيدروليز با اسيد سولفوريك 72 درصد منجر به توليد 7/90 درصد گلوكز مي گردد. اگر محصول حاصل از هيدروليز را به كمك الكل اتيليك و اسيد كلريدريك به عنوان كاتاليزور، متانوليزه نمائيم محصول حاصل 5/80% از مشتقات متيل گلوكز خواهد بود. محصول بدست آمده را با واكنش مكرر و استفاده از كاتاليزورهاي ديگر مي توان تا 5/95 درصد افزايش داد. نتيجه حاصل 5/95 درصد را مي توان دليل محكمي دانست كه سلولز پليمري است كه از واحد هاي سازنده گلوكز تشكيل شده است. [16]

3-1- گلوكز

گلوكز يا پنتاهيدرواكسيدآلدئيد مونوساكاريدي است كه ملكول آن داراي 6 اتم كربن مي باشد.

 

 

 

شكل 1-1- ساختمان خطي ملكولي گلوكز يا پنتاهيدراكسيد آلدئيد

گلوكز به دليل دارا بودن چهار اتم كربن نا متقارن (كربن 2 و 3 و 4 و 5) در زنجير ملكولي داراي 16 ايزومر مي باشد كه از اين 16 ايزومر، 8 ايزومر تصوير آيينه اي 8 ايزومر ديگرند.

چون ايزومرها تصوير آيينه اي دارند ترتيب قرار گيري گروههاي هيدروكسيل هيدروژن سمت چپ و راست ملكول گلوكز باعث تقسيم بندي ايزومرها به راست گرد (D) و چپ گرد (L) مي شود كه گلوكز سازنده سلولز از نوع راست گرد (D) مي باشد. [2]

همانگونه كه در شكل 1-1 نشان داده شده است پنتاهيدراكسيد آلدئيد داراي گروه آلدئيدي در كربن شماره 1 مي باشد وليكن كليه آزمايشات مشخص كننده آلائيدها بر روي گلوكز به جواب منفي مي انجامد كه دليل آن را مي توان به واكنش گروه آلدئيدي كربن 1 با گروه هيدروكسيل 5 و تبديل مولكول از حالت خطي به حالت حلقوي پايدار نسبت داد. [2]

 

 

 

 

شكل 2-1- تبديل فرم خطي گلوكز به فرم حلقوي

فرم حلقوي D گلوكز حالت فضايي كشيده شده اي دارد و اتم كربن شماره 1 حلقه غير متقارن مي باشد و در نتيجه گروه هاي هيدروژن هيدروكسيل متصل به آن
مي تواند دو حالت فضايي و را اختيار كند.

- D گلوكز مونومر سازندة نشاسته مي باشد ولي - D گلوكز واحد سازنده سلولز است. اين دو ايزومر از نظر خصوصيات فيزيكي و شيميايي با يكديگر اختلاف زيادي دارند.

4-1- پليمريزاسيون - D گلوكز

- D گلوكز با دارا بودن پنج گروه هيدروكسيل سازندة زنجيره پليمري سلولز است. در صورت اتصال دو ملكول - D گلوكز به يكديگر هر ملكول، يك هيدروكسيل از دست مي دهد و بين آنها پيوندي اتري برقرار مي شود و يك ملكول آب آزاد
مي شود.

با انجام آزمايشات مختلف مشخص گرديده كه در زنجيره پليمري سلولز پيوندي ملكولي - D گلوكز از طريق كربن شماره 1 و 4مي باشد و در اين صورت هر ملكول، دو گروه هيدروكسيل از دست مي دهد و سه هيدروكسيل ديگر برايش باقي مي ماند. پيوند حاصله را كه پيوندي اتري مي باشد پيوند 1 و 4 - گلوكز گلوكزيديك مي نامند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 3-1- پليمريزاسيون گلوكز و ايجاد پيوند 1 و4 - گلوكزيديك

همانطور كه در شكل 3-1 نشان داده شده است مونومرهاي - D گلوكز متصل شده در زنجير سلولز نسبت به يكديگر وضعيت ترانس دارند، يعني در زاويه ْ 180 نسبت به يكديگر قرار گرفته اند. به همين دليل گروه CH­₂OH يك در ميان بالا و پايين قرار مي گيرد، از اين جهت كوچكترين واحد تكرار شونده در سلولز را سلوبيوز مي دانند. [2]

 

 

 

 

 

شكل 4-1- عوامل جانبي زنجير سلولز

همانطور كه در شكل 4-1 مشخص شده است، انتهاي زنجير سلولز ملكول گلوكز شماره n قرار گرفته است، اين ملكول از طريق اتم شماره 4 به اتم كربن شماره 1 ملكول گلوكز قبلي (1- n) از زنجير سلولز متصل گرديده است.

اين انتها را، سمت قابل احياء زنجير سلولز مي نامند چون ملكول گلوكز شماره n در اثر اكسيداسيون تجزيه و به ملكول كوچكتر تبديل مي شود. ملكول گلوكز (1-n) نيز داراي همين خصوصيت است و قابل تجزيه مي باشد و از اين سمت خطر تجزيه كامل زنجير سلولز وجود دارد.

بر عكس مولكول گلوكز شماره 1 از طريق كربن شماره 1 به زنجير متصل است و قادر به واكنش نمي باشد همينطور مولكول گلوكز شماره2 تا شمارة n توسط كربن شماره 1 متصل هستند و از اين سمت خطر تجزيه كامل زنجير سلولز وجود ندارد، به همين دليل اين سمت را، سمت غير احيائي زنجير مي دانند. [4 و 2]

گروه هاي جانبي سلولز گروه هاي هيدروكسيل مي باشند. يكي از عوامل هيدروكسيل نوع اول و دوتاي ديگر نوع دوم هستند. كربن شمارة 6 داراي نوع اول و كربن 2 و 3 داراي عامل الكلي نوع دوم هستند. [4]

عامل الكلي نوع اول فعاليت و واكنش پذيري بيشتري نسبت به عامل الكلي نوع دوم دارد.

5-1- پيوندهاي بين زنجيرهاي سلولز

پيوندهاي موجود در بين زنجيرهاي سلولز طبيعي پيوندهاي هيدروژني مي باشد كه بين عاملهاي هيدروكسيل يك زنجير با زنجير ديگر ايجاد مي شود. همچنين احتمال وجود پيوندهاي واندروالس نيز در بين زنجيرهاي سلولز داده شده است. [4 و 2]

به غير از اين پيوندها مي توان توسط مواد شيميايي پيوندهاي ديگري را جهت تغيير خصوصيات سلولزي يا الياف سلولزي ايجاد كرد. اين پيوندهاي ايجاد شده از نوع كوالانسي و بسيار محكم مي باشد و خصوصيات الياف سلولزي يا سلولز را بطور دائم تغيير مي دهند.

پيوند دادن بين زنجيرها را با تركيبات زير مي توان انجام داد. [20 و 2 و 1]

الف) پيوند دادن بوسيله فرم آلدئيد

2Cell-OH + CH₂O " Cell-O-CH₂-O-Cell

 

 

ب) پيوند دادن بوسيله دي متيلول اوره

0

0

2Cell-O