й полісахариди утворюють аморфну ??матрицю. Лігнін-геміцеллюлозная матриця утворюється накладенням трьох сітчастих структур: сітчасті структури самого лігніну; сітка, утворена ковалентними зв'язками лігніну з геміцелюлозами; сітки, утворені водневими зв'язками і силами між ними. У серединної платівці лігнін пов'язаний з поліуроніди, а у вторинній стінці він утворює лігнін-ксілановие (в деревині листяних порід) і лігнін-маннановие або лігнін-ксілановие (у хвойних) комплекси. Основні типи зв'язків: складноефірний зв'язок в б-положенні, проста ефірна зв'язок (бензілефірная зв'язок) і фенілглікозідная зв'язок.
При підвищеній температурі складноефірні і прості ефірні зв'язки в лігноуглеводном комплексі гідролізуються. Вивільняються спиртова група в б-положенні, фенольний гідроксил і карбоксильная група, як найбільш важливі для міжволоконній взаємодії.
а б
а - поперечний переріз; б - подовжній перетин
- лігнін;- Целюлозні вуглеводи;- Ефірні зв'язку;
- вільні карбоксильні групи; ЕФЦ - елементарні фібрілли целюлози
Рисунок 3 - Схема будови речовини деревини вторинної клітинної стінки
Щодо вкладу хімічних перетворень основних компонентів деревини в освіту пелет в науковій літературі однозначної думки немає. Це пов'язано зі складністю протікають реакцій та їх залежністю від умов дослідження. Загальне судження грунтується на даних за хімічним складом деревного волокна і його зміни на технологічних стадіях. Якщо вихід того чи іншого компонента змінюється, то це вказує на участь компонента в процесі утворення пелет, однак не розкриває його роль. У більшості випадків це навіть не може служити вказівкою на те, чи позначиться така зміна на міцності пелет позитивно чи призведе до її падіння. Потрібно встановити взаємозв'язок хімічних перетворень з механізмом міжволоконній взаємодії [10].
Вивчення характеру хімічних перетворень ускладнене втратами речовин, розчинних у гарячій воді, а також посиленням гідролітичних реакцій в процесі гарячого пресування.
Целюлоза повинна виконувати функцію армуючого компонента, тому її деструкція на всіх стадіях виготовлення пелет не повинна бути більш істотною і наближатися до критичної ступеня полімеризації (СП). Уникнути деструкції целюлози можна. Зниження СП целюлози при пресуванні викликано не тільки дією такого чинника, як тепло, але і тиском пресування. Це тиск у місцях перехрещення волокон через малої площі контакту значно вище номінального. Щодо вибірковості розвитку деструкції в надмолекулярної структурі целюлози за роз'ясненням слід звернутися до моделі другого рівня, наведена на рисунку 4.
- до додатка навантаження; 2 - після прикладення навантаження
К - кристаліт; А - аморфний ділянку
Малюнок 4 - Поведінка аморфно-кристалічного елементу
Ця модель пояснює поведінку аморфної і кристалічної фаз в силовому полі, що викликає на початку механічного навантаження руйнування макромолекул в ділянках аморфної фази. У аморфно-кристалічних полімерах (зокрема, в целюлозі) на розтягуюче напруга відгукуються аморфні ділянки, деформуючись приблизно на 20%. Кристалічні ділянки деформуються слабо (на порядок нижче), виступаючи як однорідний елемент, в якому забезпечений і зберігається дальній порядок [11].
Що стосується лігніну, то він схильний деструкції, яка відбувається за схемою:
Нові вільні фенольні гідроксильні групи активують спиртові групи в б-положенні, здатні вступати в реакцію зшивання ланцюгів (у хімії деревини їх називають реакціями конденсації лігніну) за схемою:
При конденсації збільшується його молекулярна маса, знижується його реакційна здатність, зменшується розчинність. Процеси деструкції і зшивання лігніну конкурують між собою. Розвиток реакцій конденсації лігніну при гарячому пресуванні найбільш інтенсивно проходить на стадії сушки. Лігнін або, принаймні, його фракції перебувають в размягчнним стані. На кордоні контакту волокон відбувається проникнення структур лігніну один в одного завдяки сегментальной рухливості. Хімічні перетворення лігніну не обмежуються представленими схемами, але саме реакції зшивання ланцюгів з утворенням вуглець-вуглецевих зв'язків значною мірою фіксують межволоконное взаємодія, вносять вклад в освіту міцних пелет. Міжмолекулярні взаємодії і водневі зв'язки функціональних груп лігніну з поліозамі доповнюють межволоконное взаємодія [12].
Перетворення лігніну при гарячому пресуванні не обмежуються реакціями на поверхні волокон. Процес захоплює клітинні стінки деревини. Розм'якшення лігніну у вторинній стінці призводить до неаффін...
