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| Untersuchte Arbeit: Seite: 16, Zeilen: 1-30 |
Quelle: Müller 2004 Seite(n): 53-54, Zeilen: 53: 14-28. 54: 3-8.11-22 |
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| Die Aktivierung von Cellulose mit wässriger Alkalilauge ist ein in der Industrie häufig angewandtes Verfahren, z.B. bei der Mercerisierung von Baumwolle oder der Herstellung von Cellulosexanthogenat im Viskoseprozess sowie auch bei der Veretherung von Zellstoffen.
Der Grad der Quellung bzw. die Vollständigkeit der Gitterumwandlung von Cellulose I über Alkalicellulosen nach Cellulose II ist sehr stark von der Konzentration der Alkalilauge und von der Temperatur abhängig. Bei niedriger Konzentration ist die Hydrathülle der Alkali-Ionen so groß, dass diese nur in die großen Poren der nicht geordneten Bereiche eindringen können und somit nur die schwachen Wasserstoffbrückenbindungen gespaltet werden. Es erfolgt nur eine interkristalline Quellung, wie es auch bei Wasser und konzentrierter Essigsäure der Fall ist, und keinerlei Gitterumwandlung. Natronlaugenkonzentrationen von 13 bis 20 % bewirken die Spaltung der Wasserstoffbrückenbindungen in den kristallinen Bereichen der nativen Cellulose und die Bildung definierter Cellulose-NaOH-H2O-Addukte. Dabei ist besonders die Verwendung von Natronlauge in Konzentrationen von 18 bis 20 % von Bedeutung. [Purz und Fink, 1983; Fengel et al., 1995] Die bei höheren Natriumhydroxidkonzentrationen vorliegenden Ionenpaar-Hydrate bewirken nicht nur aus sterischen Gründen sondern auch aufgrund von räumlicher Nähe der Elektronenpaardonatoren und Elektronenpaarakzeptoren eine gute Wechselwirkung mit den Hydroxygruppen der Cellulose. Diese Hydratkomplexe lagern sich in die 101-Ebene des Cellulose I-Gitters ein und bilden das Natroncellulose I-Gitter. In dieser Na-Cellulose I-Modifikation sind die Abstände zwischen den Cellulosemolekülen relativ groß, so dass sich auch größere Moleküle gleichmäßig verteilen können. Die solvatisierten Natriumhydroxid-Ionenpaare können zwar unter Spaltung der intermolekularen Wasserstoffbrücken in das Schichtgitter der Cellulose eindringen, sind aber nicht in der Lage den Zusammenhalt zwischen den Schichten vollständig zu lösen. Wassermoleküle aus der Hydrathülle der eingelagerten Ionenpaar-Hydrate werden durch Hydroxygruppen der Cellulose verdrängt und bewirken so die Verknüpfung der Schichten untereinander. Durch die gelockerte Struktur besitzen die Celluloseketten eine bessere Beweglichkeit und es kann zur Drehung der Ketten kommen. Damit wird die Gitterstruktur der Cellulose II vorgebildet, welche sich beim Auswaschen der Lauge unter Neubildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Celluloseketten ausbildet [Warwicker, 1967]. |
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Die Aktivierung von Cellulose mit wässriger Alkalilauge ist ein in der Industrie häufig angewandtes Verfahren, z.B. bei der Mercerisierung von Baumwolle oder der Herstellung von Cellulosexanthogenat im Viskoseprozess sowie auch bei der Veretherung von Zellstoffen. Hier ist besonders die Verwendung von Natronlauge in Konzentrationen von 18 - 20 % von Bedeutung. Der Grad der Quellung, bzw. die Vollständigkeit der Gitterumwandlung von Cellulose I über Alkalicellulosen nach Cellulose II ist sehr stark von Art und Konzentration der Alkalilauge sowie auch von der Temperatur abhängig. Bei niedriger Konzentration ist die Hydrathülle der Alkaliionen so groß, dass diese nur in die großen Poren der nicht geordneten Bereiche eindringen können und somit nur die schwachen Wasserstoffbrückenbindungen gespalten werden. Es erfolgt nur eine interkristalline Quellung, wie es auch bei Wasser und konzentrierter Essigsäure der Fall ist, und keinerlei Gitterumwandlung, Natronlaugenkonzentrationen von 13 - 20 % bewirken die Spaltung der Wasserstoffbrückenbindungen in den kristallinen Bereichen von nativer Cellulose [EN 53], [EN 54] und die Bildung definierter Cellulose-NaOH-H2O-Addukte. [...] [Seite 54] [...] Die bei höheren Natriumhydroxid-Konzentrationen vorliegenden Ionenpaar-Hydrate bewirken nicht nur aus sterischen Gründen sondern auch aufgrund von räumlicher Nähe der Elektronenpaardonatoren und Elektronenpaarakzeptoren eine gute Wechselwirkung mit den Hydroxylgruppen der Cellulose. Diese Hydratkomplexe lagern sich in die 101-Ebene des Cellulose I-Gitters ein und bilden das Natroncellulose I-Gitter. [...] In dieser Na-Cellulose I-Modifikation, die in Abbildung 2-26 dargestellt ist, sind die Abstände zwischen den Cellulosemolekülen relativ groß, so dass sich auch größere Moleküle gleichmäßig verteilen können. Die solvatisierten Natriumhydroxid-Ionenpaare können zwar unter Spaltung der intermolekularen Wasserstoffbrücken in das Schichtgitter der Cellulose eindringen, sind aber nicht in der Lage den Zusammenhalt zwischen den Schichten vollständig zu lösen. Wassermoleküle aus der Hydrathülle der eingelagerten Ionenpaar-Hydrate werden durch Hydroxylgruppen der Cellulose verdrängt und bewirken so die Verknüpfung der Schichten untereinander. Durch die gelockerte Struktur besitzen die Celluloseketten eine bessere Beweglichkeit und es kann zur Drehung der Ketten kommen. Damit wird die Gitterstruktur der Cellulose II vorgebildet, welche sich beim Auswaschen der Lauge unter Neubildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Celluloseketten ausbildet [EN 55]. [EN 53] D. Fengel, H. Jakob, C. Strobel, Holzforschung 49, 1995, 505. [EN 54] H.-J. Purz, H. P. Fink, Acta Polymerica 34(9), 1983, 546. [EN 55] J. O. Warwicker, A. C. Wright, J. Appl. Polym. Sci. 11, 1967, 659. |
Die Reihenfolge der Sätze wurde etwas umgestellt. Ansonsten ist fast die ganze Seite der untersuchten Arbeit aus der Quelle übernommen. |
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