Определение содержания карбоксильных групп.

Содержание карбоксильных групп в препаратах окисленной целлюлозы может быть определено следующими методами:

Непосредственным титрованием щелочью. Содержание карбоксильных групп в целлюлозе может быть определено непосредственным титрованием 0,01—0,02 N раствором едкого натра или обратным титрованием избытка щелочи 0,02 N раствором соляной кислоты. Индикатор - фенолфталеин или тимолфталеин. При применении этого метода для определения карбоксильных групп в препаратах окисленной целлюлозы, содержащей наряду с карбоксильными группами большое число альдегидных групп, получаются завышенные результаты. Это объясняется, по-видимому, частичным превращением альдегидных групп в щелочной среде и образованием дополнительного количества карбоксильных групп.

Обменной реакцией с ацетатом кальция или с ацетатом серебра, а также обменной реакцией с о-нитрофенолятом серебра. Такое определение содержания карбоксильных групп основано на том, что окисленная целлюлоза, содержащая карбоксильную группу, является более сильной кислотой, чем уксусная кислота, и поэтому вытесняет уксусную кислоту из ее солей. Выделяющаяся уксусная кислота оттитровывается щелочью. Определение содержания карбоксильных групп по этому методу дает правильные результаты, если карбоксильные группы в препарате окисленной целлюлозы находятся в положении 6; следовательно, входят в состав остатка глюкуро- новой кислоты, являющейся сравнительно сильной кислотой. Если карбоксильные группы образуются в результате окисления вторичных спиртовых групп и, следовательно, соединены с остатками глиоксалевой или аритроно- вой кислоты (константа диссоциации этих кислот значительно меньше), то взаимодействие этих кислот с ацетатом кальция не идет до конца. В этом случае для получения правильных результатов необходимо применять для реакции обменного разложения соли более слабых кислот, в частности - о- нитрофенолят серебра. Взаимодействие всех карбоксильных групп окисленной целлюлозы с солями серебра происходит количественно при рН=8.

Взаимодействием с аминами. Для определения карбоксильных групп в препаратах окисленной целлюлозы предложено использовать реакцию взаимодействия с диаминами и моноаминами. При последующем диазотирова- нии и сочетании с азосоединениями (для диаминов) или с диазосоединения- ми (для моноаминов) получаются окрашенные препараты различных цветов (в зависимости от характера примененных соединений). Авторы предложили использовать эти реакции для качественного и даже для количественного определения содержания карбоксильных групп. Эти реакции, однако, не однозначны, так как с аминами могут реагировать также и альдегидные группы, имеющиеся в окисленной целлюлозе

Взаимодействием с метиленовым голубым (определение по количеству связанного красителя). Введение карбоксильных групп в молекулу целлюлозы резко повышает ее сродство к основным красителям и к аминам. Основные красители, 'в частности метиленовый голубой, при рН > 7 количественно реагируют с карбоксильными группами оксицеллюлозы. Это используется для определения содержания карбоксильных групп. Определение количества красителей производится колориметрически (по изменению концентрации красителя в растворе после взаимодействия его с препаратами окисленной целлюлозы) или титрованием.

По количеству углекислого газа, выделившегося при нагревании оксицеллюлозы с 12%-ной соляной кислотой. Принцип этого метода основан на том, что глюкуроновая кислота при кипячении с 12%-ным раствором соляной кислоты отщепляет углекислый газ и превращается в ксилозу, которая при дегидратации дает фурфурол. Препараты окисленной целлюлозы, содержащие остатки глюкуроновой кислоты, так же как и полиуроновые кислоты, будут выделять углекислый газ при кипячении с разбавленной НС1. По количеству выделившегося углекислого газа могут быть определены только карбоксильные группы в положении 6, т. е. образующие остаток глюкуроновой кислоты. Карбоксильные группы, находящиеся в положениях 2 и 3, незначительно отщепляются при кипячении оксицеллюлоз с разбавленной соляной кислотой.

При определении содержания карбоксильных групп по любому методу препарат окисленной целлюлозы должен быть предварительно обработан разбавленным раствором минеральной кислоты для разложения солей кар- боновых кислот и затем тщательно отмыт дестиллированной водой от кислоты, удерживаемой волокном.

Все приведенные методы определения содержания карбоксильных групп могут быть использованы для определения только свободных карбоксильных групп.

Интересным и многообещающим методом качественной, и до известной степени, количественной характеристики содержания функциональных групп в молекуле окисленной целлюлозы является определение инфракрасных спектров поглощения этих продуктов [25]. Каждая из функциональных групп, имеющихся в макромолекулах окисленной целлюлозы (альдегидная, кетонная, карбоксильная и гидроксильная группа), имеет свои характерные спектры поглощения. По изменению спектров поглощения инфракрасных лучей препаратами окисленной целлюлозы, по сравнению с исходной целлюлозой, можно приблизительно определить содержание тех или иных функциональных групп. Этим методом начали пользоваться для исследования процесса окисления целлюлозы сравнительно недавно.

1.4 Методы окисления целлюлозы

Окисление целлюлозы может быть осуществлено как в гомогенной, так и в гетерогенной среде.

Окисление целлюлозы в гомогенной среде имеет сравнительно ограниченное значение. Наиболее исследованным является окисление целлюлозы, растворенной в медноаммиачном растворе, кислородом воздуха.

Из методов окисления целлюлозы в гетерогенной среде наибольшее практическое значение имеют следующие методы:

Окисление солями хлорноватистой кислоты (гипохлоритом натрия) в нейтральной и щелочной среде. Эти окислители наиболее доступны и получили широкое промышленное применение при отбелке хлопчатобумажных тканей, целлюлозы и искусственных волокон. К этой группе окислителей относятся также и гипобромиты.

Окисление кислородом воздуха в щелочной среде. Этот метод окисления получил промышленное применение при процессе предварительного созревания щелочной целлюлозы в производстве вискозного волокна. Возможность окисления целлюлозы кислородом воздуха в щелочной среде необходимо учитывать при отварке хлопка щелочью при высокой температуре, а также при мерсеризации.

Окисление озоном. Этот метод окисления имеет практическое значение при так называемом луговом способе отбелки льна, а также при одновременном действии на целлюлозу кислорода воздуха и ультрафиолетовых лучей.

Окисление перекисями (перекисью водорода и перекисью натрия). Этот метод окисления получает в последнее время практическое значение при отбелке искусственных и натуральных целлюлозных волокон, как один из методов, не приводящий к разрушению целлюлозных материалов.

Окисление кислыми окислителями (разбавленной азотной кислотой, хромовой кислотой, гипохлоритом в кислой среде, галоидами, перманга- натом калия в кислой среде и др.). При действии этих окислителей наряду с окислением целлюлозы происходит и ее гидролиз, что приводит к значительной деструкции целлюлозы и к понижению прочности материала.