پاورپوینت شیمی الیاف طبیعی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 2 :

شیمی الیاف طبیعی

اسلاید 3 :

پیشینه

از آغاز ظهور انسان، همیشه چگونگی پوشش و نجات او از سرمازدگی مطرح بودهاست. مردم باستانی مصری حدود به ۵۵۰۰ سال پیش هنر ریسندگی و بافندگی پنبه را فراگرفتند و چینیها با پرورش کرم ابریشم نزدیک به ۳۶۰۰ سال پیش مشکلات پوشش خود را حل کردند. در سده هفدهم میلادی دانشمند انگلیسی به نام رابرت هوک  (Robert Hooke) پیشنهاد کرد که میتوان الیاف را با توجه به شیوهای که کرم ابریشم عمل میکند تولید نمود. بعد از آن، یک بافنده انگلیسی به نام لوئیس شواب   (Lois Schwabe ) توانست الیاف بسیار ظریف شیشه را با عبور شیشه مذاب از منافذ بسیار ریز تولید نماید. پس از چندی، سایر دانشمندان موفق به استخراج سلولز چوب و در نتیجه تولید الیاف شدند. در سدههای هجده و نوزدهم میلادی، همراه با انقلاب صنعتی، رسیدگی و بافندگی تبدیل به فناوری تهیه پارچه از الیاف گوناگون طبیعی و مصنوعی شد.

اسلاید 4 :

لیف ((Fiber OR Fiber

لیف، ماده اولیه صنعت نساجی است. خصوصیات اصلی یك لیف عبارت است از نسبت فوق العاده زیاد طول به قطر آن، استحكام، لطافت، الاستیسیته، جذب رنگ و قابلیت ریسندگی؛ كه باعث سهولت تاب دادن الیاف و در نتیجه باعث افزایش قدرت نخ می شود.از مشخصه های مهم یك لیف؛ طول (متوسط طول، توزیع طولی)، سطح مقطع (مساحت كل، یكنواختی و شكل)، تجعد (تعداد و دامنه تجعد)، فنریت و مشخصات سطحی میباشد. همچنین یك لیف باید دارای خصوصیات فیزیكی، شیمیایی و مكانیكی مطلوبی باشد.

اسلاید 5 :

خصوصیات الیاف نساجی

1- نسبت طول به قطر:

این نسبت باید بیشتر از ۱۰۰ از نظر تئوری و از نظر عملی باید بیشتر از ۱۰۰۰ باشد. بعنوان مثال : پنبه بالای ۱۴۰۰ ، پشم ۳۰۰۰ ، کتان ظریف ۱۲۵۰ و چتایی ۱۷۰ ۲ 

2- شکل سطح مقطع الیاف: 

- سطح مقطع پهن: (Wide section) به طور کلی سطح مقطع پهن سبب افزایش شفافیت و قدرت پوشاندنگی الیاف می شود.

- سطح مقطع گرد یا دایره ای شکل:(Circular Section) زیر دست الیاف با سطح مقطع گرد یا دایره ای، نرم و مطلوب بوده ولی قدرت پوشانندگی در حجم ثابت کمتر از سطخ مقطع پهن می باشد.

3- آرایش یافتگی مولکولهای پلیمر الیاف: 

شکل ردیف شدن زنجیر های پلیمری الیاف در حالت میکروسکوپی.  

درجه آرایش یافتگی: در حقیقت نشان دهنده متوسط زاویه زنجیرها نسبت به محور لیف است متوسط آرایش یافتگی بین ۴۵ تا صفر می باشد .آرایش یافتگی بوسیله فرآیند کشش کنترل می شود. 

زنجیر های موجودر در یک سیلندر لیفی باید دو خصوصیت را دارا باشد که عبارتند از :

1-  آرایش یافتگ

2-  تبلور(Crystalinity)

 این دو خاصیت باعث استحکام، انعطاف پذیری و سختی لیف می شود.

اسلاید 6 :

طبقه بندی الیاف بر اساس منشا

1- گیاهی: مثل پنبه،
کتان، کنف، رامی
الیاف طبیعی

2 - حیوانی: ابریشم، پشم

Natural fibers 3- معدنی: الیاف آزبست
الیاف

Fibers 1- الیاف بازیافته
الیاف بشرساخته fibers Regenerated

Manmade fibers 2- الیاف مصنوعی
Synthetic fibers

اسلاید 7 :

ساختمان داخلی الیاف

همانطور که از مجموع الیاف در نتیجه عملیات ریسندگی ، نخ ساخته می شود ، یک لیف نیز از مجموع رشته های کوچکتری که آن را اصطلاحاً «فیبریل» Fibril) ) می نامند، به وجود می آید و هر فایبریل نیز مرکب از ملکولهای زنجیری (ماکرومولکول) است که کم و بیش به موازات همدیگر در محور طولی فایبریل قرار دارند و به وسیله زنجیرهای عرضی در بعضی نقاط به همدیگر متصل می شوند . اگرچه به طور کلی ، ماکرومولکول در محور طولی الیاف قرار دارند ولی الزاماً به موازات همدیگر قرار نمی گیرند ، بلکه در بعضی از قسمتها به صورت آرایش یافته ، منظم و بلورین قرار دارند و در قسمتهای دیگر ممکن است بی نظم باشند.

اسلاید 8 :

باید توجه داشت که موازی قرار گرفتن مولکولها ، بین الیاف مصنوعی و طبیعی متفاوت است . الیاف مصنوعی نسبت به الیاف طبیعی معمولاً دارای آرایش مولکولی بیشتری هستند . در الیاف طبیعی نیز این گونه آرایش ها یکسان نیست ، به عنوان مثال اگر الیاف سلولزی پنبه و کتان را در نظر بگیریم هر دو از نظر شیمیایی شبیه به هم هستند ، ولی از نظر فیزیکی بکلی متفاوت هستند.

بوسیله عملیات کشش، آرایش مولکولی الیاف را افزایش می دهند بنابراین الیاف در طول محور لیف به موازات یکدیگر قرار می گیرند و همچنین چون مولکولها نزدیک به هم قرار می گیرند در جهت محور طولی لیف موازی شده و مقداری متبلورمی شوند که این باعث پیوند در بین زنجیرها شده و مقاومت لیف را افزایش می دهد.

اسلاید 9 :

سلولز Cellulose

سلولز که جزء اساسی مواد گیاهی است تقریباً ثلث مواد تشکیل دهنده سلولهای دیواره گیاهان عالی را شامل می شود . در طبیعت، سلولز هرگز به صورت خالص یافت نمی شود ، به طوری که در چوب 50-40 و در کتان 85-60 و در پنبه حدود 90 درصد وزن لیف را تشکیل می دهد لذا پنبه مهمترین منبع سلولز طبیعی است . در گیاهان علاوه بر سلولز، مقداری مواد دیگر که ما آن را ناخالصی می نامیم وجود دارد . از آنجا که گرفتن ناخالصی ها به کمک مواد شیمیایی انجام میشود متأسفانه این کار با مقداری تجزیه مولکولی و آسیب رساندن به لیف همراه است .

لذا برای تهیه سلولز خالص در حد استاندارد ، باید سعی شود که این آسیب ها به حداقل ممکن برسد. پنبه مناسبترین منبع سلولزی است که ناخالصیهای آن با جوشانیدن پنبه در محلول قلیایی مثل سود و بی کربنات سدیم و یا سفیدگری برطرف می شود . موادی نظیر پکتین ، واکس یا موم ، پروتئین و مواد کافی ناخالصیهای موجود در پنبه است .

اسلاید 10 :

کربوهیدرات ها Carbohydrates

فرمول کلی کربوهیدرات ها Cn(H2O)n می باشد ولی بعضی از مواد، از این قانون تبعیت می نمایند ولی جزء هیدروکربناتها نمی باشند مثل اسید استیک CH3COOH

خواص هیدروکربنات ها

اسلاید 11 :

منوساکاریدها Monosaccharides

ترکیبات آلدهیدی که دارای تعداد زیادی گروه هیدروکسیل می باشند که با آنها آلدوز و یا ترکیباتی کتونی که دارای گروه های OH می باشند که به آنها کتوز می گویند که از گلیسر آلدهید و یا دی هیدروکسی استن مشتق می شوند. مونوساکاریدها ساده ترین کربوهیدراتها هستند که مهم ترین مونوساکاریدها، هگزوزها(6کربنی) و پنتوزها (5کربنی) هستند

اسلاید 12 :

Dihydroxyacetone

اسلاید 13 :

glyceraldehyde

اسلاید 14 :

گلوکز C6H12O6 Glucose( هگسوز و یا پنتا هیدروکسی آلدهید)

اسلاید 15 :

راه های اثبات گروه آلدهید در گلوکز

1- گلوکز را با محلول فهلینگ (Fehling soloution) (7 گرم سولفات مس هیدراته شده را در 100 سی سی اب مقطر حل می کنند) که رسوب قرمزرنگ اکسید مس به وجود می آید که نشاندهنده وجود گروه های آلدهیدی در سلولز می باشد

2- واکنش گلوکز با آب برم که گروه های آلدهیدی به گروه های کربوکسیل تبدیل می شوند

3- با استفاده از مواد احیاکننده، گروه های آلدهیدی را به تبدیل CH2OH می کنیم که یک الکل شش ظرفیتی بدست می آید که به آن سوربیتل (Sorbitol) می گویند

اسلاید 16 :

برخی از واکنشهایی که آلدهیدها انجام میدهند ولی گلوکز انجام نمی دهد

1- گلوکز با بی سولفیت سدیم ( NaHSO3) واکنش نمی دهد

2- توسط طیف IR، حضور گروه های آلدهیدی نشان داده نمی شود

3- وقتی گلوکز را حل کرده و مجدداً کریستالی می نماییم و با اندازه گیری نقطه ذوب ماده مذکور، دو نقطه ذوب مشخص میگردد که یکی در 150 و دیگری در 146 درجه سانتیگراد میباشد

قابل ذکر است که چنانچه ماده کریستالی مذکور را در اب حل کنیم یک ماده واحده با زاویه گردش 52 درجه حاصل میگردد

اسلاید 17 :

واکنش ترکیبات آلدهیدی و کتونی با الکل ها

اسلاید 18 :

تولید پیرانوز همی استال (pyranose) از گلوکز
.26 %
37 %
63 %

اسلاید 19 :

Mutarotation
تغییر در زاویه گردش نور در حالت α و β گلوکز (که در دیگر ساکاریدها نیز اتفاق می افتد) تا رسیدن به یک زاویه ثابت (52 درجه) را گویند که علت آن تعادل بین حالت α و β در شکل محلول می باشد

اسلاید 20 :

مهمترین واکنش منوساکاریدها