II. Nội dung
1.5.3.1. Thành phần hóa học của gỗ
a. Thành phần hóa học của gỗ
Thành phần hóa học của gỗ phụ thuộc: loài cây, tuổi, điều kiện sinh trưởng.
Thành phần hoá học Gỗ lá kim Gỗ lá rộng Xenlulo, % 41-44 40-53 Hêmixenlulo, % 25-30 27-40 Lignin, % 26-33 16-30 Chất chiết suất, % 0,6-6,8 Chất vô cơ, % < 1
Thành phần hóa học của gỗ ở các loài cây khác nhau lại tương đương nhau. C = 49 – 50%
O = 43- 44% H = 6% N < 1%
b. Tính chất của một số thành phần hóa học chủ yếu của gỗ
Các chất cấu tạo nên gỗ gồm 2 loại:
Loại 1: những chất cấu trúc nên vách tế bào gồm xenlulo, lignhin, hemixenlulo. Loại 2: tồn tại trong ruột tế bào gồm chất dầu nhựa, chất mầu, tannin, tinh dầu,
chất béo…
(1) Xenlulo:
Cấu tạo dạng mạch thẳng, được tạo nên từ các mắt xích β-D glucozo Xenlulo có công thức: [C6H7O2(OH)3]n; n = 5000 – 14.000.
- Tính chất vật lý:
Màu trắng, không mùi vị.
Khối lượng riêng 1.53 – 1.54 g/cm3. Có khả năng hút và nhả ẩm mạnh .
Không tan trong nước và các dung môi trung tính, chỉ tan trong một số dung môi đặc biệt như dd Cu(NH2)2; dd đậm đặc axit cô cơ: HClđ và H2SO4đ.
Là polime có cấu tạo dạng sợi.
- Tính chất hóa học: Xenlulo được xem là rượu đa chức bậc cao, nó có đầy đủ các
tính chất của 1 rượu.
+ Tác dụng với axit vô cơ HNO3
[C6H7O2(OH)3]n + n HNO2 [C6H7O2(ONO2)3 - x]n + nH2O x = 1, 2, 3.
Cấp xảy ra phản ứng: Nếu nồng độ axit càng đậm đặc thì nhóm OH bị hòa tan càng nhiều. Điển hình là trường hợp x = 3; sản phẩm thu được là [C6H7O2(ONO2)3]n (Trinitro xenlulo). Độ thế: 100 phân tử xenlulo 300 nhóm OH 210 nhóm OH độ thế 2,1 (210/100) 180 nhóm OH độ thế 1,8 (180/100) Mono nitroxenlulo: x =1 Đi nitroxenlulo: x =2 Tri nitroxenlulo: x =3 0 0 0H H CH20H0 H OH H H 0 CH20H 0 H 0H H H 0H 0 H H 0 0H H CH20H 0 H OH H H 0 CH20H 0 H 0H H H 0H H Phân tử xenlulo
+ Tác dụng với axit hữu cơ CH3COOH
[C6H7O2(OH)3]n + 3nCH3COOH [C6H7O2(OCH3CO)3]n + 3nH2O Axetatxenlulo
Phản ứng này do nhóm –OCH3CO được thay thế nhóm –OH nên sẽ làm giảm tính chất hút, nhả ẩm của gỗ, giảm hiện tượng co giãn.
Vì sản phẩm của phản ứng giữa xelulo và axit axetic có mức độ thế thấp (0.25 – 0.36 ở 95 - 100ºC) nên không có ứng dụng trong thực tế và người ta sử dụng anhidrit axetic thay thế.
Độ thế 1.8 – 1.9: sử dụng làm vật liệu compozit.
Độ thế 2.2 – 2.6: sản xuất sơn, chất dẻo, sợi nhân tạo, phim chụp X- quang. Độ thế2.8 – 2.9 : sản xuất tấm cách điện.
+ Tác dụng với bazo NaOH
[C6H7O2(OH)3] n + nNaOH [ C6H7O2(ONa)3]n + nH2O Xelulo kiềm
Đây là hiện tượng Merce hoá
—> ứng dụng làm mới vải sợi trong công nghệ dệt. Vải sợi sau khi Merce hoá thì dễ nhuộm màu, độ bóng cao hơn.
+ Phản ứng thuỷ phân
Vì các mắt xích trong phân tử xelulo nối với nhau bởi liên kết glucozit 1,4 nên xenlulo dễ dàng bị thuỷ phân, đặc biệt với xúc tác axit loãng (H+) thì sản phẩm cuối cùng của phẩn ứng thủy phân xenlulo là 1 đường đơn glucozo.
+ Phản ứng oxy hoá
Xenlulo dễ bị oxy hoá, đặc biệt khi có mặt các ion kim loại đổi hoá trị (Fe, Pb).
(2) Hemixelulo:
Là các polisacarit gồm: pentozan ( C5H8O4)n, hecxozan ( C6 H10O5)n n = 50 – 200.
Độ trùng hợp của hemienlulo nhỏ hơn rất nhiều so với xenlulo nên các hemixenlulo kém ổn định về mặt tính chất hơn nhiều so với xexlulo.
Hàm lượng hemienlulo: 15 - 38% tuỳ thuộc loại gỗ. Gỗ lá rộng có hàm lượng hemiXenlulo nhiều hơn so với gỗ lá kim.
- Tính chất hóa học: hemienlulo dễ bị thuỷ phân hơn xenlulo, khi bị thuỷ phân sẽ tạo nhiều đường.
- Ý nghĩa thực tiễn của hemienlulo + Trong sản xuất bột giấy, giấy
Quá trình sản xuất giấy là quá trình tách lignin ra khỏi hỗn hợp (xenlulo, hemixenlulo, lignin). Sau khi tách tạo ra hỗn hợp [(xenlulo, hemi): Holoxenlulo]. Hoà tan hỗn hợp này trong dung dịch NaOH 17.5 - 18% sẽ tạo ra 2 phần: phần tan (ß - xenlulo) và phần không tan (α - xelulo).
Hàm lượng (α - xelulo) là 1 trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng làm nguyên liệu giấy của gỗ.
Trong công nghệ sản xuất giấy và bột giấy, sự có mặt của hemi là rất cần thiết vì hemi có đặc tính rất thân nước, khi đánh tơi bột và keo giấy, làm cho sợi trương nở tốt, diện tích bề mặt tăng làm tăng tính dẻo dai của sợi, nâng cao cường độ sợi và cải thiện tính chất vật lý của giấy.
(3) Lignin:
Cho đến nay, công thức công thức cấu tạo của lignin vẫn chưa được xác định vì với mỗi phương pháp tách lignin từ gỗ khác nhau lai thu được những công thức cấu tạo khác nhau. Tuy nhiên, trong phân tử lignin tồn tại những nhóm chức sau: nhân benzen, nhóm hydroxyl, nhóm metoxyl.
- Tính chất + Bị sunphit hoá
Dưới tác dụng của đisunphitcanxi Ca(HSO3)2 và axit sunphoro (H2SO3) ở 135 - 140°C, lignin chuyển hoá thành axit lignosunphonic (tan được). Ứng dụng tính chất này để sản xuất bột giấy bằng phương pháp sunphit.
+ Thuỷ phân bằng kiềm
Dưới tác dụng của NaOH toạ ra muối natri của lignin, chất này có khả năng hoà tan trong nước. Ứng dụng tích chất này sản xuất bột giấy bằng phương pháp natron.
+ Bị halogen hoá
Clo khử mùi ở nhiệt độ cao, ứng dụng để tẩy trắng trong sản xuất giấy Lignin bị hoà tan trong đ HNO3 ở C =3-5% với điều kiện nhiệt độ 60-70°C.
(4) Các chất chiết xuất: là những chất có thể tách ra được từ gỗ nhờ nước hoặc các dung môi hữu cơ trung tính. Hàm lượng chất chiết xuất ở vỏ lớn hơn ở gỗ.
- Ảnh hưởng của chất chiết xuất đến quá trình gia công chế biến gỗ + Quyết định màu sắc, mùi vị gỗ