Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 6. 8 februari 1947 - Cellulosaetrar, av Sven Sönnerskog
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
134
TEKNISK TIDSKRIFT
Sålunda skrivs reaktionen mellan en
alkalicellu-losa i allmänhet och en halogenalkyl
Cell (OH) 3 (NaOH) (H20) + R • Cl —►
CelI(0H)9(0R) (H20) + NaCl + H20->
— Cell(OH)a(OR) + NaCl + 2 H20
Formen Cell(OH)a(OR) (H20) kallas den
hydrati-serade molekylen i motsats till Cell(OH);2(OR),
som får beteckna fast substans eller suspension.
Några särskilda beteckningar för molvikt,
för-mognad etc. har ej ansetts nödvändigt att införa
för åskådliggörandet av rent ideala fall. I
praktiken är dessa data av dominerande betydelse
och måste diskuteras från fall till fall.
Eterifiering av alkalicellulosa i allmänhet
Då alkalicellulosa av en viss sammansättning
omsätts med ett eterifieringsmedel, som ej löser
den bildade reaktionsprodukten, ger erfarenheten
vid handen, att resultatet är beroende av ett stort
antal faktorer, som ej enbart är att söka i
cellulosans egenskaper. Tvärtom synes den
vattenlösliga klassen ställa relativt små krav på
cellulosamaterialets renhetsgrad. I stället är kraven på
lämplig aktivering av cellulosan samt rätt val av
reaktionstemperatur och lämpligt
eterifieringsmedel desto större, emedan ett flertal etrar
uppvisar vattenlöslighet endast inom snäva
substitu-tionsintervall1.
Som bekant är förhållandet mellan alkali och
vatten2 i alkalicellulosan den faktor, som i första
hand bestämmer substitutionsgraden vid en
eterifiering. Teoretiskt borde man således, genom att
uppsöka en lämplig styrka på merceriseringsluten,
kunna uppnå den eterifieringsgrad man önskar.
Detta är i och för sig riktigt, men resultatet
behöver därför ej vara entydigt. Slutprodukterna
kan tvärtom uppvisa stora olikheter i
löslighetshänseende, beroende exempelvis på
reaktionstemperaturen och eterifieringsmedlets art.
Olikheterna kan i de flesta fall hänföras till följande
faktorer
ojämnhet i substitution i de enskilda
glykos-kedjorna (K-effekt);
olikheter i substitutionsgrad kedjorna inbördes
(M-effekt).
K-effekten syns vara starkt temperaturberoende.
M-effekten uppkommer speciellt då
eterifierings-medlet icke är lösligt i (NaOH • H20) -fasen i
alkalicellulosan. Då man betänker, att detta fall i
praktiken är ytterst vanligt, torde man kunna
räkna med att tekniska produkter ännu är
förhållandevis inhomogena, framför allt de
lågsub-stituerade etrarna.
Löslighetsteori
Man kan i stort sett ge en generell förklaring till
alkali- eller vattenlösligheten hos de i praktiken
förekommande cellulosaetrarna om man utgår
från den moderna uppfattningen om
cellulosamolekylen som varande ett stelt nätverk av
mi-celler, som orienterats i fiberaxelns riktning och
är sammanhållna av bivalenskrafter3. Dessa
bi-valenser är enligt Pauling4 att uppfatta såsom
"vätebindningspotentialer" mellan framför allt
närliggande hydroxylgruppers syreatomer. För
att citera Paulings egna ord: "It has been
recog-nized in recent years that under certain
condi-tions an atom of H is attracted by rather strong
forces to two atoms, instead of only one, so that
it may be considered to be acting as a bond
bet-ween them. This is called the ’hydrogen bond’ ...
It is now recognized that... the hydrogen bond
is largely ionic in charader and is formed only
between the most electronegative atoms."
Med utgångspunkt från denna summariska
postulering kan man generellt påstå, att
vattenlöslighet hos en cellulosaeter inträffar då så
många väteatomer ersatts med organiska
substi-tuenter, att återstående hydroxylgrupper kan
associera vatten (hydratiseras). Detta kan ske
först då ett visst minimiantal
vätebindningspotentialer eliminerats. Detta antal är synnerligen
beroende av såväl substituentens storlek, hydrofila
egenskaper samt på det sätt substituenten
fördelat sig inom molekylen (K- eller M-effekt). Några
enkla exempel kan anföras, som belyser nämnda
förhållanden.
Cellulosa, som metyleras i lösning med
dimetyl-sulfat5, ger en vid rumstemperatur vattenlöslig
metyleter vid så låg DS* som 0,9. Metyleras
alkalicellulosa i gasfas erfordras för
tillnärmelsevis god vattenlöslighet att DS 1,2. Skillnaden
kan i första hand hänföras på M-effekt. För att
micellernas inre skikt skall bilda monometylat
fordras ett jämförelsevis högt värde på
Na0H/H120-värdet i alkalicellulosan, vilket i sin tur orsakar
överalkylering i ytterskikten. Detta kan lätt
konstateras exempelvis genom selektiv flockning med
flervärda anjoner.
Vattenlöslig etylcellulosa erhålles vid ett DS
= 1,0—1,2. En teknisk produkt, som är alldeles
homogen, torde vara omöjlig att framställa. På
grund av att etylradikalen är mera hydrofob än
metylgruppen erhålles alltid vattenlöslighet vid
lägre substitutionsgrad hos etyletrarna. En
synnerligen jämn alkylering är nödvändig om ett
rätt antal vätebindningar per kedja skall kunna
brytas.
Hydroxyetylcellulosa är lätt att framställa i
relativt homogen form, emedan såväl klorhydrin som
etylenoxid är alkalivattenlösliga. De erhållna
produkterna är mera sällan vattenlösliga, emedan
inga vätevalenser elimineras utan endast
försvagas vid eterifieringsmedlets anlagring. De flesta
är dock, som väntat, alkalilösliga. Ett flertal är
dispergerbara i vatten eller alkali genom frysning
* DS är antalet substituenter per glykosradikal.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
