銅氨纖維制備條件的改進和體會

文章編號：1005－6629(2008)07－0009－02中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

銅氨纖維是一種再生纖維素纖維，因在制造過程中以氨及氫氧化銅處理而得名。將松散的棉短絨等天然纖維素溶解于銅氨溶液中，制得銅氨紡絲液，經過后續處理后進入稀酸溶液中還原成銅氨纖維。

由于銅氨纖維的原料為棉花中棉籽的短絨毛所提煉而來，因此不會造成森林砍伐的破壞，是一種對人類、地球生態環境最溫和的纖維。銅氨纖維易受土壤及水中細菌分解，不會破壞自然環境，就算燃燒也不會有毒性氣體出現，是迎合當今環保趨勢的“綠色紡織品”。

銅纖維的制備實驗是蘇教版《有機化學基礎》中纖維素的性質實驗之一，大多數的中學化學教師都是第一次接觸這個演示實驗。當筆者按照教材所示方法做實驗時發現以下不盡如人意的問題：

(1)向盛放硫酸銅溶液的燒杯中滴加氫氧化鈉溶液，如果所聚硫酸銅溶液過少，不利于學生觀察絮狀沉淀的產生；如果所聚硫酸銅溶液過多，滴加氫氧化鈉的時間可能過長。

(2)將絮狀沉淀“靜止片刻”所指的時間不明確，操作過程中，1-2分鐘很難達到較好的分離效果，直接會導致接下來配置的銅氨溶液濃度過低，無法在瞬間和脫脂棉共同作用變成粘稠狀。

在查閱了相關資料后，筆者在操作過程中盡量簡化實驗步驟，考慮了反應容器、硫酸銅溶液濃度、氫氧化鈉溶液濃度、 稀硫酸濃度以及反應時的溫度變化， 利用正交設計助手設計了L₉（3⁴）正交表。

實驗所需儀器：2個10mL量筒、1支大試管(帶橡皮塞)、1支5mL針筒(帶針頭)、1個50mL燒杯、溫度計、長玻璃棒。

實驗所需其他試劑：濃氨水、脫脂棉。

實驗主要步驟：

(1)分別量取10mL硫酸銅溶液和10mL氫氧化鈉溶液依次、迅速倒入同一支大試管，試管中出現絮狀沉淀，無須靜止，緩緩傾斜大試管，即可將懸濁液中的大量水倒出。

(2)向新制氫氧化銅沉淀中逐滴滴加濃氨水，同時振蕩大試管，到沉淀恰好消失為止。如果反應不快，可將橡膠塞塞好，上下顛倒大試管幾次即可。

(3)向銅氨溶液加入少量脫脂棉，迅速攪動成粘稠狀。

(4)用針筒吸入粘稠液，裝上針頭，將針頭插入燒杯中的稀硫酸溶液中，邊擠壓針筒邊輕輕抖動針筒。

實驗現象比較：

(1)實驗現象最好的一組是：10%硫酸銅溶液、5%氫氧化鈉溶液、30℃的5%硫酸溶液。因為反應過程中，制得的氫氧化銅較多，瞬間既能得到粘稠液，得到的纖維很長且迅速由藍變白。如將上述條件中的硫酸溶液濃度改成10%，也有很好的實驗效果。

(2)配置氫氧化鈉懸濁液時，氫氧化鈉略微過量不影響實驗效果，但太多則有影響。

(3)硫酸溶液濃度過低，無法形成長的銅氨纖維。

(4)硫酸溶液溫度較高時，形成纖維的速度更快，質量更好。

(5)實驗過程中使用的試劑量較少，例如：無須使用30mL銅氨溶液來溶解脫脂棉。

實驗注意事項：

(1)在控制溫度時，選擇了控制硫酸溶液的溫度，是由于銅氨溶液在溫度較高時會出現變質。

(2)在用針筒吸取粘稠液時，盡量減少空氣的吸入，否則制得的白色纖維中會出現氣泡。

(3)用針筒開始注入粘稠液時，纖維很容易在針筒附近結成團狀，此時需用力振蕩一下針筒，將形成的纖維抖開；擠壓針筒的速度越快，得到的纖維就越細。

(4)在實驗結束后應迅速吸入少量硫酸溶液，或吸入少量清水，否則針頭會被堵住造成無法再次使用。

(5)反應后的銅氨溶液可以回收利用，在此不在贅述。