کاربرد اسید نیتریک در چوب

چکیده

تبدیل مواد سلولزی بومی به سلولز – II از طریق ترکیب افزودنی Knecht  که تحت واکنش %۶۸ اسید  نیتریک شکل گرفته ، مورد مطالعه قرار گرفت . علل محتمل ناشی از اثرات دمایی خاص در دوره تغییر فاز در سلولز با منشا مختلف ، پراکندگی بلورها  یا ساختار مورفولوژی مورد بحث قرار می‌گیرد .

فرایندهای تخریب هیدرولیزی و استری سازی مواد اولیه در طول عمر خود توسط این عامل غیر سنتی در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد و ۰ C به طور کمی مشخص می‌شوند . در مورد مرسریزیشن  سلولز بلورهای چوب  در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد ، یک اثر بلوره شدن به خاطر واکنش‌های جانبی نیتراسیون جزیی نشان داده می‌شود .

کلمات کلیدی : سلولز کتان, سلولز چوب, میکروکریستالین سلولز , اسید نیتریک , ترکیب Knecht, نشاسته زنی, بلور شکنی اثرات دما .

مقدمه کاربرد اسید نیتریک

اهمیت عملی پدیده mercerization سلولز براساس تورم درون – در محلول‌های هیدروکسید سدیم به خوبی شناخته شده‌است. تورم درون کریستالیت همچنین می تواند توسط HNO3 در غلظت های نزدیک به ۶۸٫۴٪ ایجاد شود، که ارزش آن مربوط به ترکیب آسئوتروپ است. در نتیجه تورم، فاز بلوری یک ترکیب افزودنی تشکیل شده است.

گرچه این ترکیب برای مدت زمان طولانی شناخته شده است (Knecht، ۱۹۰۴)، اما ویژگی های آن هنوز تحت ظرافت های گوناگون ناشناخته  باقی مانده است (Gert، ۱۹۹۷). تحت واکنش با آب ، سلولز II  پلی مورف از ترکیب Knecht دوباره تولید می‌شود : رفتاری مشابه با سلولز قلیایی ، که اجازه استفاده از شرایط ” mercerization اسیدی ” را می‌دهد .

نمونه‌هایی از کاربرد موفق این نسخه از mercerization برای تهیه گونه‌های اصلاح‌ شده شیمیایی و سلولز شیمیایی به شکل پودر در حال حاضر ( گرت ، ۱۹۹۶ ) ، علی‌رغم ناکافی بودن اطلاعات مربوط به ویژگی‌های تغییر فاز سلولز در اسید نیتریک در دسترس هستند. تاکنون مشخص شده‌است که عمق انتقال فازی تحت واکنش HNO3  در دمای اتاق به شدت به پارامترهای ساختار کریستالی سلولز طبیعی وابسته است .

بیشترین حساسیت نسبت به سازماندهی مجدد ساختارها برای سلولز چوبی است که با بلورینگی متوسط ​​شناخته می شود. مقالاتی در این زمینه وجود دارد ( Ioelovich ، ۱۹۹۱ ؛ Ioelovich و Veveris ، ۱۹۹۱ ) که در آن ابعاد عرضی بلورها به عنوان فاکتور اصلی تعیین عمق تغییر فاز مربوط به تشکیل هر دو سلولز قلیایی و ترکیب Knecht در نظر گرفته می‌شوند.

در این مقاله ، اثرات دما بر فرآیند مرسریزیشن اسید نیتریک از سلولز با منشا مختلف و ساختار مورفولوژیکی مورد بحث قرار می‌گیرد. تغییرات شیمیایی و فیزیکی در مواد اولیه رخ می‌دهد که با تغییر پلی مورفیک ناشی از عامل مرسریزاسیون غیرسنتی در حال ارزیابی است .

تجربیات در زمینه مصرف اسید نیتریک در سلولز

مواد اولیه اصلی از سلولز ( “برند هرکول ” ، ۹۹ درصد سلولز ، DP = ۲۰۰۰ ) ، سولفیت سلولز از چوب کاج جنوبی ( ” = ۱۲۰۰ ) ، و microcrystalline شکل از این گونه سلولز ( DP = ۲۰۰ و ۱۶۰ به ترتیب ) بودند .

آماده‌ سازی الیاف و ( MCC ) میکرو کریستالین چوب شامل عملیات زیر است : جوش آوردن فیبرها با ۸ % HNO3  ( ۱ ساعت ، ۲۰ میلی‌لیتر / گرم ، شستشوی چندگانه با آب ، جابجایی آب با استون ، خشک کردن در دمای اتاق ، سایش در یک ملات ، ، جداسازی کسر از طریق الکترود ۱۰۰ میکرومتر. شاخص های کریستالی که توسط روش Ioelovich و Veveris (1983) گزارش شده است،

به ترتیب ۰٫۷۰ و ۰٫۷۲ برای سلولز پنبه و MCC و ۰٫۶۳ و ۰٫۶۹ برای سلولز چوب و MCC است. همچنین از الیاف کتان خالص شده و سفید شده (۹۷٪ α-سلولز) و نیز الیاف مصنوعی بدون افزودنی های فنی استفاده شد. عملیات درمان بر روی مواد نام گذاری شده ، قبل از آماده ‌سازی در یک دستگاه خشک کن بر روی محلول اشباع‌ شده قرار گرفت.

(رطوبت نسبی ۶۶ % ). از HNO3 تجاری با خلوص بالا در تهیه محلول ۶۸٫۵ درصدی استفاده شد. غلظت اسید با اندازه ‌گیری چگالی در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد بدست آمد . شرایط مرسریزیشن نمونه عبارتند از: نسبت الکل ۲۰ میلی لیتر بر گرم، درجه حرارت واکنش ۲۰ درجه سانتیگراد (ترموستات) و ۰ درجه سانتیگراد (یک حلقه با یخ ذوب).

نحوه شستشو چوب با اسید نیتریک

شرایط شستشو و خشک شدن همانند روش آماده سازی MCC بود. درجه انتقالات  پلی مورفها با استفاده از روش Ioelovich و Veveris (1983)  از الگوهای اشعه ایکس گرفته شده با مدل HZG-4a  ( اشعه CuKα radiation, Ni-filter ) تعیین شد.

نمونه‌های دیسک مسطح با استفاده از تکنیک فشرده سازی( press) تهیه شدند . مقادیر میانگین از اندازه‌ گیری‌های موازی ۳ – ۴ گرفته شدند . خطای اندازه‌گیری ± ۵ % بود. برای ارزیابی مقایسه‌ای درجه تورم ، بخش‌های همان فیبر ( کتان یا ریون )  مورد استفاده قرار گرفتند .

دو نمونه مورد استفاده در محلول آلکالین یا اسیدی قرار گرفتند ، و سومی به عنوان یک کنترل گر عمل کرد. سپس بخش‌های فیبر و کنترل در کنار هم قرار گرفتند و در کنار یک شیشه شیی قرار گرفتند و عکس‌ها با استفاده از میکروسکوپ Biolam گرفته شدند .

درجه ژلاتینه شدن سلولز با توجه به روش Nikitin (1962) تعیین شد ، طبق روش Nikitin ، که با استفاده از نمونه‌های DP با موفقیت آزمایش شد . پیوند نیتروژن نمونه‌ها با روش Kjeldahl تعیین شد (Cheronis and Ma, 1964) .

نتایج و بحث

در مقایسه با هیدروکسید قلیایی ، HNO3  یک معرف چند منظوره محسوب می شود که قادر به انجام فعالیت های نیترات، اکسید کننده و هیدرولیز می باشد. این شرایط در هنگام انتخاب شرایط جابجایی اسید نیتریک باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال، توانایی HNO3 برای تشکیل ترکیب Knecht با سلولز به وضوح در غلظت ۶۸٪ (Gess، ۱۹۲۸) ظاهر می شود و این تمایل به غلظت ~ ۷۵٪ افزایش می یابد.

در همان زمان ، از غلظت ۶۹ % روی ، تجمع شبه  شکل متیل پروپان (HO–NO2) رخ می‌دهد که نیتراسیون سلولز را تحریک می‌کند (Nikitin, 1962; Warwicker, 1971) . بنابراین تحریک تبدیل فاز با افزایش غلظت محلول اسید نیتریک  با توانایی نیتراتی اسید در غلظت های بالاتر از ۶۹ درصد پیچیده است. با توجه به این موضوع، HNO3 68.5٪ استفاده شد.

دماهای پایین‌تر برای مرسریزیشن سود سوزآور سنتی سلولز شناخته‌ شده هستند . این امر معمولا با تفاوت ضرایب دما برای میزان تشکیل و میزان هیدرولیز سلولز سودا قلیایی (مقدار دوم بیشتر است) توضیح داده می شود. وابستگی دمای مبرد سازی اسید نیتریک قبل از آن مورد بررسی قرار نگرفته است. این موضوع تنها در نشریه اصلی Knecht، سال (۱۹۰۴ ) ذکر شده است که کاهش دما منجر به افزایش درجه تورم سلولز Ramie   در اسید نیتریک ۶۸ درصد می شود.

با توجه به این داده ها، تورم به سرعت در در حال انجام و درعرض حدود ۲ دقیقه تکمیل می شود. نتایج تجربی حاصل شده در مطالعات ما (شکل ۱) نشان می دهد که یک اثر متداول دما در فرایند جابجایی اسید نیتریک در سلولز مشتق شده و مورفولوژی متفاوت است. وقتی که سلولز پنبه به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می گیرد، وابستگی دمای آن مشابه آنچه که برای mercerization سنتی دیده می شود، یعنی کاهش دما از ۲۰ درجه سانتیگراد تا صفر درجه ، تبدیل پلی مورف را تحریک می کند.

مقایسه عملکرد MCC   چوب و پنبه

با این حال، شرایط درمان انتخاب شده، تغییر کامل مواد اولیه را به پلی مورف II تضمین نمیکند. تغییرات فاز در MCC پنبه به مراتب کمتر از سلولز اولیه است ( منحنی CF 3 و ۴ در شکل ۱a, b ). برتری سلولز فیبری در مقایسه با MCC در توانایی تشکیل ترکیب Knecht ، پیش‌تر ذکر شد (Gert et al., 1990; Ioelovich and Veveris, 1991). پیشنهاد شد که مناطق بی‌شکل ، یک تابع واسطه‌ای را به عمل می‌آورند ، و امکان دسترسی به crystallites را تسهیل می‌کنند . با این حال ، این دیدگاه توضیح مشاهدات زیر را ارایه نمی‌دهد .

نمودار تبدیل نیتریک به فیبر

شکل ۱) درجه انتقال به پلی مورف II فیبری (a) و میکرو کریستاللی ( (bشکال چوب (۱،۲) و پنبه (۳،۴) سلولز به عنوان عملکرد از زمان تعامل با ۵/۶۸ درصد HNO3 در ۲۰ درجه  سانتیگراد (۱،۴) و صفر درجه (۲،۳).

شرایط فوق تعامل با HNO3 که به سلولز سولفیت چوب اعمال می شود باعث تغییر کامل و نسبتا سریع آن به پلی مورف II می شود. در مقایسه با سلولز پنبه، این فرآیند در دمای ۲۰ ◦C سریعتر رخ می دهد، نه دردمای صفر درجه. خصوصیات غیرمستقیم وابستگی دما در نمونه ها با مورفولوژی متداول (آمورفوکریستالیک) (شکل a1 ) بیشتر است.

این مشاهدات در آزمایشات با سلولز چوبی با نامهای تجاری مختلف تایید شده است. MCC چوب، در مقایسه با MCC پنبه، با سرعت غیرمنتظره بالا و تقریبا با درجه حرارت مستقل، تا درجه تبدیل ٪ ۶۰ mercerized می شود. (شکل b1 ). این تنها در مرحله نهایی است که یک تغییر پلی مورفیک اندک در ۰ C در مقایسه با آن در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد مشاهده می‌شود .

تغییرات DP  در محلول سود پرک

از داده های به دست آمده می توان نتیجه گرفت که مقدار DP مواد اولیه (که بسیار پایین تر از MCC است) هیچ تاثیری بر عمق و سرعت جابجایی سلولز اسید نیتریک ندارد. سلولز چوب سولفات نیز بیشترین فعالیت را در مرسرسازی سنتی با محلول های سود پرک نشان می دهد. به طور مشابه ، سلولز کتان و سلولز Ramie بر اساس  Rydholm در میان کمترین گروه های فعال دسته‌بندی می شوند .

تغییرات اسید نیتریک با توجه به دما

شکل ۲ . تغییرات در DP اولیه ( ۱ ، ۲ ) و میکرو کریستالین ( ۳ ) سلولز چوب در طول mercerization در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد ( ۲ ، ۳ ) و در ۰ C ( ۱ ، ۳ ) تغییر می‌کنند .

بدیهی است که سود پرک براساس تشکیل ترکیب Knecht ، وابستگی حقیقی نرخ واکنش شیمیایی topo بر دما در آزمایش‌ها با سلولز پنبه منعکس می‌شود که میزان خلوص شیمیایی آن نسبت به سلولز چوب تکنولوژیکی چه از روش تولید یا روش تصفیه بالاتر است. محتوای مواد خام در مواد خام مربوطه عبارتند از : تا ۹۸ % در fluff پنبه پنبه و نه بیش از ۵۵ درصد در چوب.

با توجه به خرید محتویات بالای لیگنین و همی سلولز (از جمله سلولز) در چوب، و نیز شرایط سخت خشک شدن همراه با تحولات مخرب، سیستم مویرگی متخلخل الیاف سلولز پس از جدا شدن و خشک شدن اشباع می شود و بنابراین واکنش پذیری آنها کاهش می یابد. به عنوان مثال می ‌توان تشخیص داد که رسوبات متراکم  سود پرک بخش‌های با مولکولی کم  عمدتا شامل   ) همی سلولز جدا نشده ) از نفوذ معرف از طریق سیستم سیاهرگی استفاده می‌کنند و مکانیزم  نفوذی را تبدیل به مکانیزم غالبی می‌کنند.

به همین دلیل است که روش‌های پیش از فعال‌سازی از اهمیت ویژه‌ای برای تبدیل شیمیایی سلولز چوب استفاده می‌کنند . الیاف سلولزی پنبه تقریبا ً به طور کامل از سلولز تشکیل شده ‌است ، بنابراین ناخالصی‌ها تاثیر اندکی بر واکنش‌پذیری آن‌ها ایجاد می‌کند. حضور کانال‌های داخلی در فیبرها برای سلولز ، معرف دسترسی به crystallites را تسهیل می‌کند.

دقت در خرید اسید نیتریک مطمین برای چوب

در مورد سلولز چوب ، برای دسترسی به crystallites آن ، معرف باید ابتدا بر رسوبات همی سلولز غلبه کند. همانطور که واکنش‌پذیری هیدرولیز یک اسید با کاهش دما کاهش می‌یابد ( شکل ۲ ) ، باید انتظار داشت که تراشه‌های چوب در دماهای پایین‌تر نسبت به کاهش در انتقال مویرگ‌ها نفوذ کنند که برای الیاف سلولزی پنبه برتری دارد.

متورم شدن چوب در اسید نیتریک 68.5 درصد

شکل ۳ میکروفوتوگرافی نوری سلولز لینکل (a) و فیبرهای هیدرات سلولز(b). از پایین به بالا: فیبر اولیه؛ فیبر در محلول خرید اسید نیتریک  متورم شده است. فیبر متشکل از ۱۸٫۵٪ محلول سود پرک است.

تنها راه پیشگیری از پراکندگی کریستالیت در یک الگوی اشعه ایکس می تواند یک تغییر شیمیایی بالا باشد. کاملا واضح است که اگر کریستال ها برای مولکول های اسیدی قابل دسترسی باشند، دیرتر تنظیم می شود. اگر چنین دسترسی با حضور یک جز بی‌شکل که در الگوی X نامریی است ، مختل شود ، خرید این تثبیت به موقع به تاخیر می‌افتد.

یک حقیقت مهم که این دیدگاه را تایید می‌کند این است که MCC  چوب درصفر درجه سریع‌تر از سلولز اولیه mercerized می شود. خرید اسید نیتریک محتمل‌ترین علت این شتاب ، تاثیر ضعیف عامل پراکندگی بر سینتیک فرآیند به عنوان نتیجه ” آزاد شدن ” از اجزای محدود پیوند آن‌ها است.  MCC بصورتی شناخته می‌شود که با پیش ماده آن ، نه تنها ساختار مورفولوژیکی و DP پایین‌تر فرق دارد ،

خرید اسید نیتریک بلکه با خلوص شیمیایی بالاتر آن نیز متفاوت است ( باتیستا ، ۱۹۷۵ ) . در mercerization سنتی ، نفوذ معرف به دلیل حلالیت همی سلولز در رسانه‌های قلیایی ، تسهیل می‌شود. علاوه بر این ، افزایش سلولز در ۶۸ – ۶۹ % اسید نیتریک  به عنوان محلول‌های آبی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. ریز عکس ها در شکل ۳ به ما اجازه می‌دهند تغییرات در ابعاد عرضی فیبرهای سلولزی پس از mercerization توسط این دو روش مختلف را مقایسه کنیم .

محیط قلیایی نسبت به محیط اسیدی

همان‌طورکه مشاهده می‌شود , محیط قلیایی باعث می‌شود که فیبر تقریبا ً دو برابر ضخامتش نسبت به محیط اسیدی به نظر برسد. عدم صلاحیت دو نوع مورفولوژی سلولز ، به طور کامل تحت شرایطی ارایه می‌شوند که mercerization کامل از فرم های سلولز را تشکیل می‌دهند ( شکل ۱ )

با ایده یک نقش اولیه که توسط توزیع در تغییر فاز در ارتباط با تشکیل ترکیبات افزودنی انجام می‌شود ، همخوانی دارد ( شکل ۱ ) . براساس داده‌های ( Ioelovich و Veveris ، ۱۹۸۵ ) ، کریستالیت های سلولز ( ” Hercules’ brand ” ، L = ۱۰ نانومتر ) به طور قابل‌توجهی بزرگ ‌تر از کریستالیت های سلولزچوبی  ( ” Florainier’ brand ” ، L = ۶ نانومتر ) هستند .

در نتیجه هیدرولیز کردن الیاف سلولز به ‘DP محدود’، مقدار پارامتر  L- ناگزیر به دلیل کریستالایز مجدد و تخریب هیدرولیتیک از اجتماع متشکل از کوچکترین کریستال ها افزایش می یابد. از تجزیه و تحلیل نتایج منتشر شده نتیجه می شود که این افزایش در دوره آماده سازی MCC پنبه بیشتر از MCC چوب (~ ۳۵٪ در برابر ~ ۲۰٪) برجسته تر است.

این تفاوت افزایش در اندازه متوسط ​​کریستالیت بین دو گونه MCC (که از سلولز پنبه و سلولز چوب حاصل می شود) موجب تفاوت بسیار بیشتری در درجه mercerization می شود که ممکن است عامل ۱۰ باشد (شکل b1). به رغم این واقعیت که مقدار متوسط ​​اندازه کریستالیت L به عنوان یک نتیجه از هیدرولیز جزئی افزایش می یابد، MCC چوب در ۰ درجه سانتیگراد متراکم تر از سلولز اولیه است.

کاربرد اسید نیتریک در تبدیل پلی مورف ها

با این حال، رشد بلورین منجر به ظهور یک مرحله آهسته (نهایی) از مرسیریزیشن  بزرگترین کریستالیت ها می شود. ابعاد کریستالیت از دو شکل مورفولوژیکی سلولز چوب به احتمال زیاد زیر سطحی است که عمق تحولات پلی مورف را در شرایطی که در نظر گرفته شده است را محدود می کند . این کاملا منطقی است که فرض شود که این شرایط باعث می شود که سلولز چوب مناسب تر برای جوشاندن نیتریک اسید نسبت به پنبه باشد.

در مورد mercerization سنتی، همبستگی بین عمق تبدیل پلی مورف و ابعاد کریستالیت هنگامی که سلولز در فرم های مختلف مورفولوژیکی وجود دارد، مختل می شود. MCC پنبه با داشتن بزرگترین بلورهای (L¯ = ۱۳٫۵ نانومتر، Ioelovich و Veveris، ۱۹۸۵، ۱۹۹۱)، Mercerized به طور قابل توجهی بهتر از پیش ساز فیبری آن است (سلولز مارک تجاری هرکول، L¯ = ۱۰ نانومتر).

فعل و انفعال متقابل نیم ساعته که در محلول  NaOH  ۱۹ درصد در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد ایجاد می‌شود ، تبدیل کامل پلی مورفیک را فراهم می‌کند. در حالی که تغییر شکل ” Hercules’  ” اولیه تنها پس از ۱ ساعت غوطه‌وری در این محلول ، جزیی باقی می‌ماند. به نظر می‌رسد که تحت شرایط تورم گسترده برای mercerization متعارف ، نقش ارزش DP مهم‌تر می‌شود و این پارامتر ۱۰ برابر پایین‌تر از برند ” Hercules MCC در مقایسه با سلولز اولیه است .

تاثیر دمای چوب در انتقال MCC

در جریان مرسریزیشن اسید نیتریک ، سلولز معمولی تحت پلیمریزاسیون DE قابل‌توجهی قرار می‌گیرد. منحنی کینتیک نشان‌دهنده کاهش DP است ( شکل ۲ ) برای واکنش‌های ناهمگن از هیدرولیز سلولزی معمول است . کاهش سریع DP در سلولز اولیه در ابتدای تعامل آن با HNO3 68.5٪، به دنبال مرحله تخریب آهسته است. در مرحله اول (سریع)، سرعت پراکندگی هیدرولیتیک در ۲۰ درجه سانتیگراد ۴-۵ برابر بیشتر از ۰ درجه سانتیگراد است.

انتقال پلی مورفیک کامل سلولز چوب که در اثر متقابل ۱ ساعته با HNO3 در ۲۰ درجه سانتیگراد اتفاق می افتد، با کاهش ۳ برابر DP در مقیاس اولیه ۱۲۰۰ آن همراه است، در حالی که درصفر درجه تنها ۱.۵ برابر ، واکنش با نیتریک اسید در ۳ ساعت به پایان می‌رسد . در مقایسه با سلولز اولیه ، MCC مربوطه ، حتی تحت شرایط تورم درون نیز پایدار می‌ماند.

به عنوان یک عامل احتمالی ، جلوگیری از فرآیندهای مخرب، استئوکیومتری بالا تعامل بین ماکرومولکول های سلولز در کریستال ها و اسید نیتریک ۶۸٫۵ درصد می تواند اشاره شود (Gess، ۱۹۲۸). با توجه به اطلاعات موجود (آندرس، ۱۹۲۸)، نسبت استئوکیومتری مولکول های HNO3 به واحدهای anhydroglucose سلولز در ترکیب Knecht  ۱: ۲ است.

در هنگام جابجایی MCC چوب در هر دو دمای ۲۰ ◦C و ۰ ◦C (تکمیل شده در عرض ۲٫۵-۳ ساعت از تعامل با HNO3)، کاهش DP در مقایسه با مقدار اولیه ۱۶۰ از ۳۰ واحد تجاوز نمی کند (شکل ۲، منحنی ۳) . هیچ دلیلی برای سوء استفاده از تکنیک مورد استفاده برای تعیین مقدار بالا و پایین DP سلولز وجود ندارد.

تاثیر قیمت اسید نیتریک در قیمت چوب به دست آمده

هنگامی که سلولز چوب به وسیله مرسیریزیشن  به وسیله ٪ ۶۸٫۵ از قیمت اسید نیتریک مورد بررسی قرار می گیرد، روش فوق ذکر DP مقدار ۵۰ را برای MCCII بدست می آورد. این نتیجه در توافق خوبی با مقادیر DP گزارش شده توسط Battista (1975) برای هیدرات سلولز میکرو کریستالیزه تهیه شده از مواد مختلف است. هیچ نشانه ای از فرآیندهای اکسیداتیو در مبرد شدن اسید نیتریک سلولز در دمای اتاق وجود ندارد؛ در همان زمان، اشاره شد که استریفیکیشن جزئی رخ می دهد (Gert, 1996) . میزان انباشت نیتروژن متناظر به شدت بستگی به دما دارد که واکنش آن با HNO3 انجام می شود.

قیمت اسید نیتریک مورفولوژی مواد آغازگر تاثیر قابل توجهی در فرآیند استریفیکیشن ندارد. سلولز چوبی مشترک تقریبا ً برابر مقادیر مساوی نیتروژن ، ۰.۷ – ۰.۸ % ( DS – ONO۲ = ۰.۰۸ تا ۰.۰۹ ) ، در طول mercerization کامل یا در ۲۰ C ( ۱ ساعت تعامل با فسفریک ‌اسید ) و یا ۰ C ( ۳ ساعت تعامل با فسفریک ‌اسید ) جمع می‌شوند.

در مورد MCC چوب، تاثیر واکنش نیترات روی ساختار بلوری محصولات قابل ملاحظه است. ما مشاهده کردیم که MCC  مرسیرایز شده در صفر درجه ( ۲.۵ ساعت تعامل با قیمت اسید نیتریک ) به طور قابل‌توجهی نسبت به MCC  مرسیرایز  شده در ۲۰ درجه سانتی گراد ( ۲ ساعت تعامل با پسوند ) برتری دارد ( شکل ۵ ) .

دومی برای محتوای نیتروژن با کران بالای دو برابر ( ۱.۳ % ، DS – ONO۲ = ۰.۱۵ ) قابل‌توجه است. اگر زمان mercerization تا ۴ ساعت افزایش یابد ، مقدار نیتروژن متصل به ۲ % ( DS – ONO۲ = ۰.۲۵ ) افزایش می‌یابد .

نمودار تاثیر اشعه ایکس

در پراش اشعه ایکس، محصولات پراکنده، یک تشدید پراکندگی کریستالیت با افزایش درجه استرینگ مشاهده می شود (شکل ۵، منحنی ۳). در همان زمان، در پراش پرتوی اشعه ایکس تولید گرید MCC در ۰ درجه سانتیگراد طی ۴ ساعت، پراکندگی سلولز II کاملا متمایز مشاهده می شود (شکل ۵، منحنی ۲)، از آنجا که محتوای حاوی نیتروژن در این مورد ۰٫۹٪ تجاوز نمی کند (DS-ONO2 = 0.1). یک همبستگی واضح بین درجه استرینگ و درجه کریستالیزاسیون MCC مرسیرایز شده کشف می شود.

ما فکر می کنیم که علت اصلی تخریب ساختاری MCC در طی مرسرسازی اسید نیتریک آن است استرینگ جزئی آن در شرایط تورم داخل کریستالی است. لازم به ذکر است که اثر MCC در چوب تنها می تواند اثر تخریب شده را مشخص کند. به نظر ما، نشان دادن آن از طریق طول زنجیره ای کوچک مولکول های MCC مورد توجه قرار گرفته است، که با اندازه یک قطعه سلولز معمولی قابل اندازه گیری است.

انتقال نیتروژن به سلولز

شکل ۴: مقدار نیتروژن به طور شیمیایی به سلولز اولیه (◦) و میکرو کریستالی (•) سلولز به عنوان تابعی از زمان تعامل با ۵/۶۸ درصد HNO3 در ۲۰ ◦C (1) و در ۰ ◦C (2).

تاثیر اشعه ایکس در ساختار سلولز در هنگام ترکیب

شکل (۵) اشعه ایکس پلاسما از سلولز میکرو کریستالی (۱) و محصولات آن در طی ۴ ساعت در دمای ۰ درجه سانتی گراد (۲) و طی ۳ ساعت در ۲۰ درجه سانتیگراد (۳) پراکنده می شود.

منبع مقاله : Kluwer Academic Publishers

متورم شدن چوب در اسید نیتریک 68.5 درصد