Целлюлоза (клетчатка) — природный полимер полисахарид, принадлежащий к классу углеводов. Это прочное волокнистое вещество, из которого состоит опорная ткань всех растительных клеток. Макромолекула целлюлозы (С6Н10О5)n построена из многократно повторяющихся структурных звеньев — остатков bглюкозы (остатком глюкозы называется то, что остается от ее молекулы после отсоединения молекулы воды).
Растения, из которых получают растительные волокна: 1 – лен; 2 – хлопчатник: а – цветущая ветвь; б – плод (коробочка
Натуральный каучук — полимер изопрена, который производится из латекса — сока некоторых тропических деревьев, главным образом гевеи бразильской, произрастающей в Южной Америке, Индии, Африке и на Цейлоне.
Латекс — это коллоидная система. При добавлении к латексу кислот или при нагревании устойчивость золя нарушается, и каучук выпадает в виде осадка, который высушивают, вальцуют и нарезают листами.
Очень крупные молекулы каучука длиной около 8 мкм не вытянуты в нитку, а закручены в клубок, поэтому каучук имеет высокую эластичность.
Каучук был давно известен индейцам Южной Америки, которые делали из него сосуды для воды, мячи для игр и отливали на собственных ногах калоши. Каучук они называли «каочу», что в переводе означает слезы дерева. В Европе каучук стал известен в конце XV века, после возвращения Колумба из Америки, который привез в качестве заморских диковинок калоши и мячи индейцев.
добыча латекса из гевеи
Каучук эластичен и прочен, но он затвердевает на морозе, расплавляется при нагревании, впитывает воду, а также растворяется в бензине и некоторых других органических растворителях.Только в 40х годах XIX века из каучука начали делать резину, после того как Чарльз Гудеар обнаружил, что в результате нагревания с серой каучук твердеет, превращаясь в прочный, теплостойкий и нерастворимый в воде материал — резину. Процесс взаимодействия каучука с серой при 120150 °C называется вулканизацией. При этом атомы серы присоединяются к молекулам каучука по месту двойных связей, «сшивая» молекулярные цепи каучука в непрерывную трехмерную сетчатую систему.
Лигнин — вещество химически неустойчивое: под влиянием света, влаги, кислорода и тепла оно разрушается, вследствие чего растительные волокна, содержащие лигнин, теряют прочность и темнеют. В отличие от целлюлозы, лигнин растворяется в разбавленных кислотах и щелочах. Это свойство лигнина используется в производстве целлюлозы из древесины, соломы, тростника и других растительных тканей. Строение лигнина сложно и еще недостаточно изучено. Известно, что лигнин — природный полимер, структурным звеном которого является остаток βоксикониферилового ароматического спирта. Одревеснение (отмирание) растительных клеток связано с появлением в них лигнина.
Производными целлюлозы являются щелочная целлюлоза, целлофан, карбоксиметилцеллюлоза, нитро и ацетилцеллюлоза.
Нитроцеллюлоза выпускается трех видов: спирторастворимая, коллоксилин и пироксилин.
Спирторастворимая нитроцеллюлоза — это мононитроцеллюлоза, применяемая для изготовления бесцветных, прозрачных, очень прочных спиртовых лаков.
Коллоксилин — это динитроцеллюлоза, то есть продукт, в котором из трех спиртовых гидроксилов каждого структурного звена молекулы целлюлозы взаимодействуют с азотной кислотой только два. Коллоксилин хорошо растворяется в спиртоэфирной смеси, амилацетате и других сложных эфирах уксусной кислоты, ацетоне, формальгликоле и тому подобных органических растворителях. Применяется для изготовления кинопленки, фотоподложки, лаков и красок. Спиртоэфирный раствор нитроцеллюлозы, называемый коллодием, применяется в медицине. Нитроцеллюлоза, смешанная с камфорой (пластификатором), известна как пластическая масса — целлулоид. Нитроцеллюлоза очень огнеопасна.
Пироксилин, или тринитроцеллюлоза (полный эфир целлюлозы и азотной кислоты), плохо растворяется в органических растворителях. Применяется как взрывчатое вещество — бездымный порох.
Ацетилцеллюлоза — прозрачное бесцветное негорючее вещество. Растворяется в сложных эфирах уксусной кислоты, ацетоне и дихлоргидрине, в спиртоэфирной смеси нерастворима. Ацетилцеллюлоза используется для получения негорючих прозрачных пленок и пластин, применяемых для изготовления альбомов наглядных пособий и для придания оттискам глянцевости путем припрессовки — ламинирования, а также в качестве основы для изготовления малотиражных офсетных печатных форм и, наконец, как негорючая фотоподложка.
Сложные кислые смешанные эфиры целлюлозы уксусной и фталевой кислот (ацетофталаты) или уксусной и янтарной кислот (ацетосукцинаты) применяются в качестве фотополимеров при изготовлении форм высокой печати
Крахмал, так же как и целлюлоза, является природным полимером — полисахаридом, принадлежащим к классу углеводов и соответствующим молекулярной формуле (С6Н10O5)n, но структурным звеном молекулярной цепи крахмала является остаток αглюкозы. Каждые два остатка αглюкозы в крахмале образуют остаток дисахарида мальтозы, которая является геометрическим изомером целлобиозы.
Крахмал содержит две фракции полисахаридов: амилозу и амилопектин. Амилозой богат картофельный крахмал, амилопектином — кукурузный (маисовый). Амилоза растворяется в воде хорошо, амилопектин — плохо. Этим и объясняется плохое растворение и более высокая температура клейстеризации маисового крахмала.
К белкам относятся коллаген костей, казеин молока, альбумин куриных яиц, глобулин крови и другие вещества, которые состоят из остатков аминокислот, соединенных между собой амидными группами —NH—СО— в длинные полипептидные молекулярные цепи, то есть в белковые молекулы. Концевыми группами этих цепей (молекул) являются, с одной стороны, аминогруппы, а с другой — карбоксильная группа.
При гидролизе белковая молекула сперва распадается на пептиды, то есть на белковые соединения с меньшей молекулярной массой, а затем на аминокислоты. При взаимодействии карбоксильных групп белковых молекул с солями поливалентных металлов, например хрома и алюминия, наблюдается потеря растворимости — задубливание белков. Также хорошо задубливают белки формалин и уротропин
Синтетические полимеры
Сегодня нейлоны относятся к числу наиболее распространенных полимеров. В 1935 году группа ученых под руководством Доктора Волласа Каротерза в фирме Du Pont разработала материал, состоящий из водорода, азота, кислорода и углерода. Ученые пытались найти материал, аналогичный по качественным характеристикам шелку. Открытие было сделано случайно: разогрев смесь каменноугольной смолы, воды и этилового спирта, ученые обнаружили, что получилось "нечто" — волокно, похожее на шелк, прозрачное и очень прочное. Название этого волокна появилось позже, в 1939 году на Всемирной ярмарке в Нью Йорке - "NYlon" ("нейлон" или "найлон") - по первым буквам названия города New York.
Светоизлучающие полимеры
Компания Frost & Sullivan в своем исследовании прогнозирует, что мировой рынок органических светоизлучающих полимеров (СИП), светящихся разными цветами под воздействием тока невысокого напряжения, вырастет с текущего уровня в 3 млн долларов до 700 млн к 2005. Огромный потенциал СИП в производстве гибких и практичных ультратонких пластиковых дисплеев сейчас изучается производителями дисплеев и полимеров.
