zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2022-88-12-28-35zldm-1815Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. PHYSICAL METHODS OF TESTING AND QUALITY CONTROLИсследование влияния γ-облучения целлюлозы промышленных марок на продукты ее этерификацииStudy of the effect of γ-irradiation of industrial grade cellulose on the products of its esterificationЕршовБ. Г.ErshovB. G.

Ершов Борис Григорьевич.

119071, Москва, Ленинский просп., д. 31, корп. 4

Boris G. Ershov.

31, korp. 4, Leninsky prosp., Moscow, 119071

КомаровВ. Б.KomarovV. B.

Комаров Вадим Борисович.

119071, Москва, Ленинский просп., д. 31, корп. 4

Vadim B. Komarov.

31, korp. 4, Leninsky prosp., Moscow, 119071

КулюхинС. А.KulyukhinS. A.

Кулюхин Сергей Алексеевич.

119071, Москва, Ленинский просп., д. 31, корп. 4

Sergey A. Kulyukhin.

31, korp. 4, Leninsky prosp., Moscow, 119071

СеливерстовА. В.SeliverstovA. E.

Селиверстов Александр Федорович.

119071, Москва, Ленинский просп., д. 31, корп. 4

Alexandr E. Seliverstov.

31, korp. 4, Leninsky prosp., Moscow, 119071

alex_sel@bk.ruБондареваВ. Н.BondarevaV. N.

Бондарева Вера Николаевна.

119071, Москва, Ленинский просп., д. 31, корп. 4

Vera N. Bondareva.

31, korp. 4, Leninsky prosp., Moscow, 119071

Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН)РоссияFrumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS (TPCE RAS)Russian Federation20222512202288122835Copyright © Ершов Б.Г., Комаров В.Б., Кулюхин С.А., Селиверстов А.В., Бондарева В.Н., 20222022Ершов Б.Г., Комаров В.Б., Кулюхин С.А., Селиверстов А.В., Бондарева В.Н.Ershov B.G., Komarov V.B., Kulyukhin S.A., Seliverstov A.E., Bondareva V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1815

Обработка целлюлозы ионизирующим излучением (γ-квантами, ускоренными электронами) позволяет уменьшать ее молекулярную массу, изменять молекулярно-массовое распределение, повышать реакционную способность к этерификации и влиять на другие физико-химические характеристики. Приобретенные свойства в свою очередь дают возможность получать из целлюлозы эфиры с заданными качествами. В работе представлены результаты исследования влияния у-облучения целлюлозы промышленных марок на продукты ее этерификации — лаковые коллоксилины и ксантогенаты. Установлено, что γ-облучение дозами 3-5 кГр, предшествующее мерсеризации, приводит к увеличению реакционной способности полимера в реакции ксантогенирования более чем на 30 %. При облучении дозами 20 и 30 кГр получены нитропроизводные, по своим техническим характеристикам (условной вязкости и содержанию азота) соответствующие коллоксилинам разных марок. Показано, что при получении коллоксилинов стадии предгидролиза и уменьшения вязкости нитроцеллюлозы при обработке ее в автоклавах могут быть исключены. Возможно также существенное снижение расхода сероуглерода в технологии получения ксантогенатов. Полученные результаты могут быть использованы для разработки оптимальных режимов и критериев показателей радиационной предобработки целлюлоз различных марок при нитрации и ксантогенировании на основе изменений их физико-химических свойств с помощью γ- облучения.

Treatment of cellulose with ionizing radiation (γ-rays, accelerated electrons) provides the possibility to reduce its molecular weight, change the molecular weight distribution, increase the esterification reactivity and affect other physical and chemical characteristics. The acquired properties, in turn, make it possible to obtain then esters with the desired characteristics. We present the results of studying the effect of γ-irradiation of industrial grades of cellulose on the esterification products, i.e., lacquer colloxylins and xanthogenates. It is found that γ-irradiation at a dose of 3 - 5 kGy prior to mercerization leads to an increase in the reactivity of the polymer in the reaction of xanthogenation by more than 30%. Nitro derivatives corresponding to the technical characteristics (conditional viscosity and nitrogen content) of colloxylins of different grades were obtained by irradiation at a dose of 20 and 30 kGy. It is shown that the stages of prehydrolysis and reduction of nitrocellulose viscosity during its treatment in autoclaves can be excluded when producing colloxylins. It appeared possible to reduce significantly the consumption of carbon disulfide in the technology of xanthocarbon production. The results obtained can be used in developing optimal modes and performance criteria for radiation pretreatment of cellulose of different grades during nitration and xanthogenation proceeding from changes in their physical and chemical properties upon γ-irradiation.

целлюлозаγ-облучениехарактеристическая вязкостькапиллярная впитываемостьэтерификацияксантогенированиексантогенатынитрациялаковые коллоксилиныcelluloseγ-irradiationcharacteristic viscositycapillary absorbencyesterificationxanthogenationxanthogenatesnitrationlacquer colloxylinsReferencesПетров В. А., Валишина 3. Т., Матухин Е. Л., Косточко А. В. Модификация нитратов целлюлозы и материалов на их основе. — Казань: Казанский национальный исследовательский университет, 2019. —124 с.Petrov V. A., Valishina Z. Т., Matukhin Е. L., Kostochko A. V. Modification of cellulose nitrates and materials based on them. — Kazan: Kazan National Research University, 2019. — 124 p. [in Russian].Ficher К., Goldberg W., Wilke М. Strahlenvorbeliandlung von Zellstoff fur die Regeneratfaserherstellung / Lenzinger Berichte. 1985. Vol. 59. P. 32 - 39.Ficher K., Goldberg W., Wilke M. Strahlenvorbehandlung von Zellstoff fur die Regeneratfaserherstellung / Lenzinger Berichte. 1985. Vol. 59. P 32 - 39.Ficher K., Goldberg W. Changes in lignin and cellulose by irradiation / Makromol. Chem., Makromol. Symp. 1987. Vol. 12. N 1 .P. 303 - 322. DOI: 10.1002/masy.19870120115Ficher K., Goldberg W. Changes in lignin and cellulose by irradiation / Makromol. Chem., Makromol. Symp. 1987. Vol. 12. N 1. P. 303 - 322. DOI: 10.1002/masy.19870120115Сокира A. H., Белашева T. П., Сизова T. Ю. и др. Влияние у-облучения на качество сульфитных высокомолекулярных целлюлоз / Химические волокна. 1988. №1. С. 30-31. DOI: 10.1007/BF00544761Sokira A. N., Belasheva T. P., Sizova T. Yu., et al. Influence of gamma irradiation on the quality of sulfite high-molecular celluloses / Khim. Volokna. 1988. N 1. P. 30 -31 [in Russian]. DOI: 10.1007/BF00544761Комаров В. Б., Самуйлова С. Д., Кирсанова Л. С. и др. Получение нитроэфиров из облученной целлюлозы / Жур. приклад, химии. 1993. Т. 66. Вып. 2. С. 393 - 399. D0I: 10.1134/S0023119319010066Komarov V. B., Samuilova S. D., Kirsanova L. S., et al. Production of nitroesters from irradiated cellulose / J. Appl. Chem. 1993. Vol. 66. N 2. P. 393 - 399 [in Russian]. DOI: 10.1134/S0023119319010066Мальчевский В. А., Ершов Б. Г., Бабекина Л. 3. и др. Некоторые особенности радиационно-химических превращений в γ-облученной целлюлозе / I Всесоюз. конф. «Химия и реакционная способность целлюлозы и ее производных» тезисы докладов. — Чолпон-Ата: Илим, 1991. С. 85 - 98.Malchevsky V. A., Ershov B. G., Babekina L. Z., et al. Some features of radiation-chemical transformations in y-irradiated cellulose /I All-Union conf. “Chemistry and reactivity of cellulose and its derivatives”: mat. — Cholpon-Ata: Ilim, 1991. P. 85 - 98 [in Russian].Оболенская А. В., Ельницкая 3. П., Леонович А. А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. — М.: Экология, 1991. — 320 с.Obolenskaya A. V., Elnitskaya Z. P., Leonovich A. A. Laboratory work on the chemistry of wood and cellulose. — Moscow: Ekologiya, 1991. — 320 p. [in Russian].Гордон А., Форд Р. Спутник химика. — М.: Мир, 1976. — 541 с.Gordon A., Ford R. Chemist’s companion. — Moscow: Mir, 1976. — 541 p. [Russian translation].Комаров В. Б., Львов М. Ю., Львов Ю. Н. и др. О регенерации целлюлозной изоляции обмоток силовых трансформаторов с длительными сроками эксплуатации / Электрические станции. 2004. № 6. С. 63-67.Komarov V. B., Lvov M. Yu., Lvov Yu. N., et al. On the regeneration of cellulose insulation of windings of power transformers with long service life / Elektr. Stantsii. 2004. N 6. P. 63 - 67 [in Russian].Бондарева В. Н., Комаров В. Б., Селиверстов А. Ф. и др. Радиационно-химическая деструкция бумажной изоляции силовых трансформаторов / Химия высоких энергий. 2005. Т. 39. № 3. С. 237 - 238. DOI: 10.1007/S10733-005-0040-3Bondareva V. N., Komarov V. B., Seliverstov A. F., et al. Radiation-chemical destruction of paper insulation of power transformers / Khimiya Vysok. Energii. 2005. Vol. 39. N 3. P 237-238 [in Russian]. DOI: 10.1007/s10733-005-0040-3Ершов Б. Г., Комаров В. Б., Бондарева В. Н. и др. Физико-химические аспекты радиационной технологии получения многофункциональных лаковых коллоксилинов для покрытий различного назначения / Температуроустойчивые функциональные покрытия: труды всероссийского совещания. — СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2012. С. 38 - 41.Ershov B. G., Komarov V. B., Bondareva V. N., et al. Physico-chemical aspects of radiation technology for obtaining multifunctional lacquer colloxylins for coatings for various purposes / Temperature-resistant functional coatings: proceedings of the all-Russian meeting. — St. Petersburg: SPbGTI(TU), 2012. P. 38 - 41 [in Russian].Ершов Б. Г., Комаров В. Б., Самуйлова С. Д. и др. Использование методов радиационной технологии в процессах получения нитроэфиров целлюлозы / II Всесоюз. конф. «Химия и реакционная способность целлюлозы и ее производных»: тезисы докладов. — Чолпон-Ата: Илим, 1991. С. 111-113.Ershov B. G., Komarov V. B., Samuilova S. D., et al. The use of radiation technology methods in the processes of obtaining cellulose nitroesters III All-Union conf. “Chemistry and Reactivity of Cellulose and its derivatives”: reports. — Cholpon-Ata: Ilim, 1991. P. 111 - 113 [in Russian].Komarov V. В., Seliverstov А. Е., Lagunova Yu. О., et al. Changes in the Physicochemical Characteristics of Cellulose upon Its y-Irradiation and the Subsequent Mercerization / High Energy Chemistry. 2019. Vol. 57. N 1. P 66 - 70. DOI: 10.1134/S0018143919010065Komarov V. B., Seliverstov A. E., Lagunova Yu. O., et al. Changes in the Physicochemical Characteristics of Cellulose upon Its y-Irradiation and the Subsequent Mercerization / High Energy Chemistry. 2019. Vol. 57. N 1. P. 66 - 70. DOI: 10.1134/S0018143919010065Секушин H. А., Кочева Л. С., Демин В. А. Количественный рентгено-структурный анализ модифицированных целлюлоз /Химия растительного сырья. 1999. № 1. С. 59 - 64.Sekushin N. A., Kocheva L. S., Demin V A. Quantitative X-ray structural analysis of modified cellulose / Khimiya Rast. Syr’ya. 1999. N 1. P. 59 - 64 [in Russian].Комаров В. Б., Марышова Н. С., Селиверстов А. Ф. и др. Использование энергии ионизирующих излучений в производстве съедобных дереворазрушающих грибов / Экологические системы и приборы. 2000. № 9. С. 27 - 33.Komarov V. B., Maryshova N. S., Seliverstov A. E., et al. The use of ionizing radiation energy in the production of edible wood-destroying mushrooms / Ekol. Sist. Pribory. 2000. N 9. P. 27 - 33 [in Russian].Neiman М. В. Aging and Stabilization of Polymers. — NY: Springer Science & Business Media, 2012. — 374 p.Neiman M. B. Aging and Stabilization of Polymers. — NY: Springer Science & Business Media, 2012. — 374 p.Байклз H., Сегал Л. Целлюлоза и ее производные. — М.: Мир, 1974. — 512 с.Bykles N., Segal L. Cellulose and its derivatives. — Moscow: Mir, 1974. — 499 p. [Russian translation].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.