Азотнокислые эфиры целлюлозы с очень низкой степенью замещения
Исз Сс Ни( |
Таблица 118 Фракционирование низкозамещенной КМЦ (^-12)
|
Недавно Петропавловским и Никитиным [17] были получены при нитрации целлюлозы кислотными смесями, содержащими большое количество воды, низкозамещенные волокнистые нитраты целлюлозы, которые хорошо растворялись в 4—5%-м растворе едкого натра при замораживании. При этерификацпи в принятых условиях реакции первич- *■ ные гидроксильные группы целлюлозы, как оказалось, обладают большей реакционной способностью и в первую очередь замещаются остатками > азотной кислоты. Это заключение можно сделать, анализируя данные табл. 114, где приведены результаты йодирования низкозамещенных нитратов целлюлозы по методу Мюррея и Парвеса.
Таблица 114 Соотношение первичных и вторичных нитрогрупп в низкозамещенных азотнокислых афирах целлюлозы
|
Полуденные/в результате " етерификсщии низкозамещенные нитраты целлюлозм Ефвдставляличсобор белые волокнистые вещества и по содержанию карбоквильныЖГальдегидных групп мало отличались от исходной целлк§лоеы. Степйвь пошцгерщации и "Замещения, а также растворимость. этих продуктов в 6% м МаОЕГйщвВДягй в табл. 115
Таблица 115 'Степень полимеризации и растворимость низкозамещенных азотнокислых эфиров целлюлозы в 6%-м растворе NaOH
|
Из данных табл. 115 следуе®, что при стеггещгзамещения у примерно от 6 до 20 низкозамещенные нитраты целлюлозы полностью растворимы в 6%-м едком натре после замордакивяния. Прй увейнчеяйш степени замещения растворимость бьйзтро уменьшается? и ггря ■^=50 она незначительна.
Полученйь-ге в результате замораживания растворы низкозамещенной нитроцеллюлозы в 6%-й NaOH Представляют собой бесцветные вязкие жидкости. С течением времени свойства Лих растворов изменяются, так как низкозамещенная нитроцеллюлоза в растворе/ щелочи постепенно денитруется и деструктируется. ПрЬ"Нормальной температуре эти процессы протекают сравнительно медленно и еще более замедляются при низко] температуре.
Данные об изменениях содержания азота и вязкости низкозамещенной нитроцеллюлозы, растворенной в 4.3% NaOH При 20° С, представлены на рис. 141.
Рис. 141. Вязкость (1) и содержание азота (2) низкозамещенной нитроцеллюлозы (N = 1.71%) в зависимости от времени хранения раствора в 4.3% NaOH. |
Как видно из рис. 141, вязкость нитроцеллюлозы с содержанием азота 1.71% в 4.3%-й NaOH Довольно быстро уменьшается в течение первых Двух суток хранения раствора. Одновременно с этим идет и денитрация низкозамещенной нитроцеллюлозы. Таким образом, это уменьшение вязкости может быть сопоставлено с идущей денитрацией и связано с окислительными процессами, приводящими к деструкции целлюлозы. Начальное быстрое уменьшение вязкости, очевидно, является следствием деполимеризации высокомолекулярной части в растворе, которая, как известно.
Рис. 142. Изменение степени полимеризации низкозамещенной нитроцеллюлозы в течение времени.
1 — нитроцеллюлоза N = 0.5%; 2 — нитроцеллюлоза N = 1.3%; з — нитроцеллюлоза iv = 1.7%.
Определяет главным образом высокую вязкость раствора. Дальнейшая деполимеризация низкомолекулярных частей нитратов уже в меньшей степени отражается на вязкости, и кривая, выражающая зависимость вязкости от времени хранения раствора, асимптотически приближается к оси абсцисс. Однако в концентрированных щелочных растворах низкозамещенной нитроцеллюлозы, так же как в случае растворов и других низкозамещенных производных целлюлозы уменьшение вязкости может происходить и вследствие уменьшения структурирования раствора.
Вследствие указанной причины этот процесс обусловливается не только деполимеризацией, но и распадом ассоциатов молекул в растворе.
Действительный характер деструкции низкозамещенной нитроцеллюлозы в растворе может быть виден поэтому только в очень разбавленных растворах.
Результаты вискозиметрических определений в разбавленных растворах низкозамещенной нитроцеллюлозы, дающие значения ее средней степени полимеризации, представлены на рис. 142.
Вязкость измерялась для образцов с различным содержанием азота в течение различного времени хранения растворов в 6%-й NaOH При 15еС.
Как показывает рис. 142 с течением времени происходит снижение степени полимеризации низкозамещенных азотнокислых эфиров целлюлозы, причем наиболее интенсивно у образцов с большим содержанием азота.
Изучение возможности использования растворов низкозамещенных азотнокислых эфиров было проведено до сих пор только в отношении их пленкообразующих свойств. Пленки, полученные нами в лабораторных условиях из хлопковой целлюлозы, имели прочность около 9.5 кг/мм2.
В заключение этого краткого обзора работ по изучению свойств эфиров целлюлозы, имеющих весьма низкую степень замещения, необходимо отметить, что эти производные целлюлозы, так же как щелочерастворимые эфиры с более высокой степенью замещения (растворимые при нормальных температурах, уже используемые промышленностью), по-видимому, должны получить в ближайшее время более широкое применение.