Химических свойств лигнина - практическая ценность

В настоящее время нет полной ясности в вопросе о химическом строении лигнина. Относительная молекулярная масса лигнина не определена, хотя наиболее вероятно, что он относится к высокомолекулярным соединениям с трехмерной структурой. Установлена принадлежность его к ароматическому ряду и наличие таких функциональных групп, как метоксильные, гидроксильные, спиртовые и фенольные, а также наличие ацетальных связей и связей типа простых эфиров.

Есть основания считать, что мономерным звеном лигнина является оксиконифериловый спирт.

Н.Н.Шорыгина на основе изучения продуктов распада лигнина предлагает определенную схему строения полимера, отражающую его принципиальные особенности.

В этой схеме остатки оксикониферилового спирта соединены между собой простыми эфирными и полуацетальными связями, предусмотрена возможность включения в комплекс углеводов, например целлюлозы. До настоящего времени нет четкого представления о характере связи лигнина с целлюлозой. По-видимому, в срединной пластинке лигнин химически не связан с целлюлозой, но во вторичной стенке оба компонента могут быть связаны между собой.

Практическую ценность представляют химические свойства лигнина, связанные с его деструкцией и возможностью освободить от лигнина текстильное сырье.

Сравнительно легко протекают реакции окисления лигнина, по-видимому, легче, чем реакция окисления целлюлозы. Лигнин легко окисляется озоном в присутствии воды или уксусной кислоты. При действии гипохлорита происходит хлорирование и окисление лигнина и получаются производные, растворимые в щелочах.

При высоких температуре и давлении лигнин растворяется в щелочах. Двуокись хлора превращает лигнин в растворимые в растворах сульфита натрия вещества.

Большое техническое значение имеет реакция сульфитирования лигнина, происходящая при обработке лигнинсодержащих материалов бисульфитом кальция или натрия и приводящая к образованию растворимых в варочной жидкости лигнинсульфоновых кислот.

Зольные и красящие вещества. Для установления общего содержания минеральных веществ в натуральных волокнах растительного происхождения производят их золение. В хлопковом и льняном волокнах в среднем содержится около 1,2% зольных веществ.

В состав золы входят кремнекислота, углекислые, хлористые, сернокислые и фосфорнокислые соли калия, натрия, кальция, магния и марганца, а также окиси железа и алюминия, причем преобладают соли калия и натрия. С увеличением зрелости волокон зольность их уменьшается.

Красящие вещества хлопкового волокна изучены мало. Обычно хлопковое волокно имеет белый, кремовый, бурый или серовато-зеленый цвет (зеленый хлопок). Более изучен пигмент бурого (коричневого) хлопкового волокна. Установлено, что он представляет собой морин или госсипетин.

Зеленый краситель по составу близок к коричневому. Оба пигмента имеют некоторые сходства с кислотными красителями и окрашивают белковые волокна из уксуснокислого раствора.

В волокнах хлопка содержатся также полифенолы (госсипил, дубильные и флавоновые вещества).

Строение хлопкового и льняного волокон.

В хлопковом волокне различают два основных структурных элемента: так называемые первичную и вторичную стенки, расположенные концентрично относительно оси волокна. Первичная стенка весьма тонка, ее поперечный размер составляет около 0,5 мкм. Она состоит из малоупорядоченных макромолекул целлюлозы; отдельные макромолекулы расположены в беспорядке, и небольшие пучки их ориентированы почти перпендикулярно оси волокна. Этот слой набухает в одинаковой степени по всем направлениям. За первичной стенкой следует вторичная стенка, которая состоит из суточных отложений целлюлозы, образуемых путем фотосинтеза.