Многочисленными исследованиями t1» 2> 3> 4> s] рентгенографическими, электронномикроскопическими и другими методами установлена неод­нородность структуры целлюлозных волокон, т. е. чередование в ней,^ с одной стороны, упорядоченных областей (кристаллитов), где цепи плотно упакованы и стянуты прочными водородными связями, и, с другой стороны, неупорядоченных (аморфных) областей, где взаимонасыщение цепей слабое. Недостаточная упаковка цепных молекул целлюлозы может приводить к возникновению многих тончайших капилляров в целлюлоз­ном волокне, к образованию внутренней поверхности.

Фрей-Висслинг [6], Краткий I7], Шосбергер [8] подвергли изучению связную систему таких «межмицеллярных» пространств. Путем примене­ния различных методов пропитывания и восстановления им удавалось ввести тяжелые металлы или их соединения в систему субмикроскопи­ческих пространств внутри волокна. Фрей-Висслинг проводил опиты по заполнению субмикроскопических пространств целлюлозы коллоидаль­ным золотом или серебром. Исследование таких заполненных каналов с помощью поляризационного микроскопа и рентгенографические из­мерения их величины п формы показали, что в природном волокне малые частицы Аи и Ag имели размеры 85—135 А, в вискозном шелке — 50 А, в ацетатном шелке — 60 А, в шерсти — 60 А. На основа­нии результатов своих исследований Фрей-Висслинг предложил схему природного волокна, изображенную на рис. 33 и 54. Таким образом, было показано, что субмикроскопическая система пространств в волокне протянута через всю структуру, как сложная сеть каналов различного диаметра. Наличие такой субмикроскопической системы капилляров в целлюлозном волокне имеет огромное значение для жизни растений; именно в субмикроскопических пространствах откладываются инкру­стирующие вещества — лигнин, кутин, минеральные вещества живых растительных тканей. Велико и техническое значение субмикроскопи­ческих капилляров в целлюлозных волокнах. При проведении различных химических реакций они служат подходными путями для реагентов. Именпо в этих полостях с более «активными» гидроксильными группами и происходят прежде всего различные взаимодействия целлюлозы с дру­гими веществами. Адсорбция влаги, адсорбция красителей, явления набухания и другие процессы — все это прежде всего обусловлено физи­ческой гетерогенностью целлюлозной структуры.

Следует заметить, что исследования Фрей-Висслинга проводились с волокнами в набухшем состоянии в водной среде, где структура волокна является разрыхленной. Размеры субмикроскопических капилляров в технических волокнах, обычно используемых в воздушно-сухом состоя­нии, должны быть меньшими, чем указывает Фрей-Висслинг. Однако схема волокна, предложенная Фрей-Висслингом, представляет значи­тельный интерес благодаря своей наглядности (рис. 33).

В последующих разделах данной главы будет показано, насколько подвижной и легко изменяемой является структура целлюлозного во­локна, и как под влиянием различных химических и физических воздей­ствий можно усилить или ослабить проникновение реагентов внутрь волокна, т. е. создать изменение системы субмикроскопических про­странств, доступных реагентам.

В последние годы для изучения структуры целлюлозного волокна стали применять метод рентгеновского рассеяния под малыми углами. Разработанная Породой теория рентгеновского рассеяния под малыми углами в дисперсных системах была применена некоторыми авторами [8] к проблеме абсолютных измерений удельных поверхностей. Наряду с этим ■была показана возможность непосредственного определения степени пористости в пористых телах. Изучая целлюлозные волокна методом рентгеновского диффузного рассеяния под малыми углами, Статтон [10] присоединился к взгляду Порода, считающего, что основным источником диффузного рассеяния в сухом волокне являются не кристаллиты, а микро — пустоты или области низкой электронной плотности. Кривые распределе­ния указывают на наличие в целлюлозных волокнах пустот различных размеров, которые для вискозного волокна лежат в интервале 20—280 А. При рассмотрении вопросов сорбции и проникновения реагентов в глубь структуры целлюлозных волокон несомненно следует учитывать не только наличие в ней участков с различной плотностью упаковки цепевых молекул и различной силой межмолекулярного взаимодействия, но и наличие системы тончайших субмикроскопических капилляров, пронизывающих структуру волокна.