مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت - الیاف نساجی مصنوعی


امروز :
مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت

الیاف نساجی مصنوعی

به گروهی از الیاف نساجی گفته میشود که توسط روشهای خاص تولیدیو بصورت مصنوعی تولید میشوند و بطور معمول در طبیعت وجود ندارند ولی ممکن است ریشه طبیعی داشته یاشند.
الیاف زیر از الیاف نساجی مصنوعی شناخته میشوند:
1- الیاف سلولز
2- الیاف استات سلولز
3- الیاف ویسکوز
4- الیاف اکریلیک
5- الیاف پلی پروپیلن


سلولز
 
سلولز ساختار اولیه دیواره سلولی گیاهان را تشکیل می‌دهد.
دستگاه گوارشی انسان قادر به هضم سلولز نیست و آن را بدون تغییر دفع می‌کند اما برخی جانوران مثل نشخوارکننده‌ها و موریانه‌ها می‌توانند سلولز را به کمک میکروارگانیسمهایی که در دستگاه گوارش آنها زندگی می‌کنند، هضم کنند. این میکروارگانیسمها با آزادکردن آنزیمهایی به هضم سلولز کمک می‌کنند.


ساختمان شیمیایی سلولز

در مولکول سلولز مولکولهایβ - گلوکز نسبت به یکدیگر چرخش 180 درجه‌ایدارند. ضمن برقراریاتصال بین دو مولکول β - گلوکز از OH متصل به کربن 4 یک مولکول و OH کربن شماره 1 مولکول بعدییک مولکول آب جدا می‌شود و پل اکسیژنی برقرار می‌شود. از سوی دیگر در مولکول سلولز امکان برقراریپیوندهای هیدروژنی نیز وجود دارد. پیوستن دو مولکول β - گلوکز موجب تشکیل یک مولکول سلوبیوز می‌شود.
هر 5 مولکول سلوبیوز با آرایش فضایی مکعبی شکل ، بلور سلولز را بوجود می‌آورند و از مجموعه بلورهای سلولز ، رشته ابتدایی یا میسل سلولز تشکیل می‌شود. مجموعه میسلها ، میکروفیبریل سلولزی را بوجود می‌آورند که قطریحدود 25 نانومتر دارد.از مجموع حدود 20 میکروفیبریل ، ماکروفیبریل سلولزی تشکیل می‌شود.


ابعاد سلولز

سلولز از واحدهای دارای قطر 35 آنگستروم تشکیل شده که آنها را رشته‌هایابتدایی می‌نامند. این قطر اغلب درست است اما حتمینیست. مثلاً در برخی نمونه‌ها مثل سلولز جلبک والونیا 300 آنگستروم و در ترکیبات موسیلاژی برخی میوه‌ها تنها 1 آنگستروم است. به این ترتیب تصور حالت همگن برایرشته‌های ابتدایی سلولز کنار گذاشته شد و اشکال مختلف (استوانه‌ای- منشوریبا قاعده مربعی- روبان کم و بیش پهن) منظور گردید.
دو عامل در محدودیت ابعاد این واحدها دخالت دارد: یکیهمیسلولزها که همانند پوششیرشد جانبیرشته‌هایسلولزیرا محدود می‌کنند و دیگریآرایش یا سازمان یافتگیحاصل از مجموعه سلولز سنتتازی(آنزیم تولید کننده سلولز) غشایسلولیکه رشته‌هایاولیه سلولزیرا می‌سازد. سلولز در برابر تیمارهای آنزیمی و شیمیایی بسیار مقاوم است.


تولید سلولز

مجموعه پژوهشهایی که در مورد بیوسنتز سلولز انجام شده است نشان می‌دهد که پیش ساز سلولز یوریدین دیفسفو گلوکز است که به‌وسیله حفره‌های گلژیبه مجموعه‌هایآنزیمی سلولز سنتتازی موجود در غشای سلولی می‌رسد. با دخالت این مجموعه‌هایآنزیمیاز پلیمریزاسیون مولکولهای پیش ساز مولکولهای سلولز تشکیل می‌شود. پس از تشکیل مولکولهای سلولز تجمع آنها به صورت بلورهای سلولز و رسیدن به حد میکروفیبرلها و ماکروفیبریلهای سلولزی بر بنای پدیده خود آرایی با برقراری پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی است. این تجمع نیاز به آنزیم ندارد.


تجزیه سلولز

تجزیه سلولز به‌وسیله سلولازها انجام می‌شود. سلولازها را به دو گروه اگزو سلولازها و آندو سلولازها تقسیم بندی می‌کنند. اگزوسلولازها قدرت عمل بیشتریدارند و بر انواع مختلف سلولز چه سلولز بلوری و چه سلولز غیر بلوری که در نتیجه زخم یا تخریب بخش‌هایسلولزی بلوریایجاد می‌شود اثر می‌کنند و در مرحله اول عمل خود موجب گسستن پیوندهایبین مولکولی می‌شوند. آندو سلولازها بر محصول عمل اگزو سلولازها اثر می‌کنند و موجب گسستن پیوندهای درون مولکولی می‌گردند بنابراین سلولازها اشتراک یا تعاون عمل دارند.


فرمهای سلولز و شناسایی آنها

  α- سلولز: این فرم از سلولز در محلول 17.5 درصد از هیدروکسید سدیم در 20 درجه سانتیگراد حل نمی‌شود.
β - سلولز: β - سلولز در این محلول حل شده اما به محض اسیدی کردن محلول ته‌نشین می‌شود.
γ - سلولز: در محلول 17.5 درصد هیدروکسیدسدیم حل می‌شود اما با اسیدی شدن محلول ته‌نشین نمی‌شود.


کاربرد سلولز

سلولز ماده تشکیل دهنده دیواره سلولی گیاهان است. این ترکیب اولین بار در سال 1838 مورد توجه قرار گرفت. در آن سالها با اعمال تغییراتی در آن مانند نیتروژندار کردن در تولید نیترو سلولز مورد بهره برداری قرار گرفت. سلولز بصورت تقریباً خالص در رشته‌های پنبه وجود دارد. این رشته‌ها در تولید نخ و پارچه بافی و تولید پوشاک اهمیت فراوانی دارند.
همچنین الیاف پنبه استرلیزه شده در پزشکی کاربرد زیادیدارد. سلولز بصورت ترکیب با لیگنین (ماده چوب) و سلولز در تمام مواد گیاهی وجود دارد. سلولز در گذشته در ساخت باروت بدون دود مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه از آن برای تولید نیترو سلولز که در ساخت مواد منفجره، پلاستیک‌سازی، رنگسازی و … کاربرد دارد، استفاده می‌کنند. سلولز همچنین در آزمایشگاه به عنوان جزء عمل کننده فاز جامد در کروماتوگرافی لایه نازک استفاده می‌شود.



آزمایش 
 
الیاف طبیعی ماده ی اولیه ی خام عمده برای تهیه   رایون است.دراین پروژه ماسعی کرده ایم با استفاده از کاغذ باطله و مواد سلولزی مانند ساقه- های موز،رایون تهیه می کنیم.
وسایل مورد نیا ز: 1- فلاسک مخروط ml  250  (ارلن مایر ml250       
 2- قیف
3- میله ی شیشه ای
 4- قیچی 
 5-سرنگ
6-حمام شیشه ای
7- ترازو   
 8-  سولفات مس ‍   CUSO4
   9- محلول آبی هیدروکسید سدیم  (انجام شددرتاریخ 19/12/86)
10- محلول 50% آمونیاک در آ ب
 11- محلول رقیق اسید سولفوریک
12- کاغذ باطله
 13- الیاف ریز ساقه ی موز           
  14- آب مقطر

دستور کار:
1- در یک ارلن مایر    ml 250  g10سولفات مس وزن کنید و با افزودن مقدار کافی اب مقطر و  باهم زدن مخلوط ،یک محلول سیر شده از سولفات مس تهیه کنید .
2- به محلول سیر شده سولفات مس،قطره قطره محلول  آبی هیدروکسید سدیم اضافه کنید . بر اثر افزودن سودبه محلول سیر شده سولفات مس رسوب هیدروکسید مس دو ظرفیتی تشکیل می- شود . افزودن محلول سود را انقدر ادامه دهید تا عمل تشکیل رسوب به طور کامل انجام گیرد.
3- رسوب را صاف کنید و  آن را با محلول 50% امونیاک شست و شو دهید تا بتدریج در  آن حل شود و یک محلول آبی پر رنگ بدست آید . این محلول را محلول  آمونیاکی هیدروکسید مس می نامند و رنگ  آبی  آن مربوط به تشکیل تترامین هیدروکسیدمس است . این محلول به نام محلول (شوایترز) نیز معروف است .
4- کاغذهای باطله و الیاف بسیار نازک ساقه ی موز را به تکه های ریز تبدیل  کنید و در یک ارلن مایر محتوی محلول شوایترز بریزید.
5- مخلوط را به هم بزنید و برای چند روزی کنار بگذارید تا کاغذ والیاف ساقه ی موز کاملا" در آن حل شود و یک محلول غلیظ به نام ویسکوز
به دست آید (انجام شد در تاریخ 21/12/86 )
6- محلول ویسکوز رادریک سرنگ بریزید ونک سوزن سرنگ رادر یک حمام شیشه ای محتوای محلول رقیق اسید سولفریک قرار دهید .
7- در حالی که نک سوزن سرنگ رابه سرعت درمحلول اسید سولفریک حرکت می دهید بافشارمحلول ویسکوز را از درون سرنگ خارج کنید.  به این ترتیب محلول ویسکوزبصورت رشته های باریک و بلندی در محلول اسیدغوطه ور میشود.این رشته همان رایون یا ابریشم مصنوعی هستندبایدحمام اسید سولفوریک را برای 24ساعت آرام درکناری بگذاریدتا رنگ رشته های ابریشم  مصنوعی سفید شود.پس از آن باید به دقت رشته ها را از محلول اسید خارج کنیدبا آب شست وشو دهید وبا قرار دادن روی کاغذ صافی خشک کنید می توانید با بافتن دو یا چند رشته به یکدیگر نخ رایون نام دارد .

آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی

ابزار وبمستر

عکس

دانلود

قالب وبلاگ

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic