Влияние свойств исходной целлюлозы на нитрацию
Выше было выяснено, как влияют на нитрацию свойства нитрующих смесей и условия проведения процесса. Однако скорость нитрации и свойства полученных продуктов будут зависеть не только от указанных факторов, но и от свойств исходной целлюлозы. Как было показано Рого - виным и Тихоновым [17], скорость нитрации рами, хлопка и древесной целлюлозы различна. Волокно рами, обладающее наибольшей упорядоченностью структуры, нитруется медленнее, чем хлопковое волокно, а последнее нитруется медленнее, чем древесная целлюлоза. Наиболее заметно различие в скорости нитрации в начальный ее период.
Это хорошо согласуется с тем представлением, что нитрация протекает вначале главным образом в аморфных областях целлюлозы.
Буркарт [18] исследовал влияние сушки на скорость нитрации еловой вискозной целлюлозы и многих других различных целлюлоз.
Нитрация проводилась смесью, состоявшей из HN03 —22%, H2S04 - 66% и Н20 - 12%.
Максимальное содержание азота при работе с этой смесью составляло 13.4%. Скорость реакции определялась для целлюлоз, высушенных в вакуме над Р20Б при 20 ° и при нормальном давлении и температуре 105°.
Высушенная в вакууме еловая сульфитная целлюлоза после нитрации в течение одной минуты при температуре от 10 до 30° имела содержание азота 8—10%, после 10—20 мин. нитрации содержание азота достигало 12.5—13%.
Такая скорость реакции приближается к скорости реакции набухания целлюлозы в воде или образования алкацеллюлозы, что свидетельствует о том, что все эти реакции являются пермутоидными.
При нитрации при температуре ниже 0° содержание азота в продукте ■быстро (10—15 сек.) увеличивалось до 3—4%, после чего скорость реакции замедлялась. Относительно быстрая скорость в начальном периоде нитрации соответствует реакции в легко доступных аморфных областях, кристаллические или упорядоченные области реагируют значительно медленнее.
Сушка сульфитной целлюлозы перед нитрацией при 105° привела к уменьшению скорости реакции на 50%. Такое влияние высокотемпературной сушки не наблюдалось в случае целлюлоз, полученных щелочным способом, линтеров и буковой холоцеллюлозы. Однако автором было показано, что для этих целлюлоз замедление нитрации, вызванное высокотемпературной сушкой, может быть искуственно создано, например, кипячением линтеров в течение 2 час. в 0.5% НС1, пред- гидролизом сульфатной целлюлозы, действием ультразвука и т. п. Эти факты свидетельствуют о том, что замедление скорости реакции нитрации целлюлозы, вызываемое сушкой при высоких температурах, объясняется влиянием главным образом морфологической структуры волокна. Более глубокая делигнификации и дефибрилирование целлюлозного волокна при его выделении из древесины способствуют большей доступности индивидуальных элементов волокна — микрофибрилл, действию внешних воздействий. Это подтверждается тем известным фактом, что сульфитная целлюлоза дефнбрилируется значительно легче, чем сульфатная.