Struktura, lastnosti in uporaba celuloznega acetata



The celulozni acetat je organska in sintetična spojina, ki jo lahko dobimo v trdnem stanju kot kosmiči, kosmiči ali beli prah. Njegova molekularna formula je C76H114O49. Narejen je iz surovine, pridobljene iz rastlin: celuloze, ki je homopolisaharid.

Celulozni acetat so prvič izdelali leta 1865 v Parizu Paul Schützenberger in Laurent Naudin po acetiliranju celuloze z anhidridom ocetne kisline (CH)3CO-O-COCH3). Dobili so enega najpomembnejših celuloznih estrov vseh časov.

V skladu s temi značilnostmi je polimer namenjen proizvodnji plastičnih mas za področje kinematografije, fotografije in tekstilnega področja, kjer je imel velik trenutek razcveta..

Uporablja se tudi v avtomobilski in letalski industriji ter je zelo uporabna v kemiji in raziskovalnih laboratorijih na splošno..

Indeks

  • 1 Kemijska struktura
  • 2 Pridobivanje
  • 3 Lastnosti
  • 4 Uporabe
  • 5 Reference

Kemijska struktura

Struktura celuloznega triacetata, ene od acetiliranih oblik tega polimera, je prikazana na zgornji sliki..

Kako je pojasnjena ta struktura? Razloženo je iz celuloze, ki je sestavljena iz dveh piranskih obročev glukoz, povezanih z glikozidnimi vezmi (-R-O-R), med ogljiki 1 (anomernimi) in 4.

Te glikozidne vezi so tipa β 1 ​​-> 4; to pomeni, da so v isti ravnini kot obroč glede na skupino -CH2OCOCH3. Zato vaš acetatni ester ohranja isti organski ogrodje.

Kaj bi se zgodilo, če bi bile OH skupine v 3 ogljikovih atomih celuloznega triacetata acetilirane? To bi povečalo sterično (prostorsko) napetost v njeni strukturi. To je zato, ker skupina -OCOCH3 "Collide" s sosednjimi skupinami in glukoznimi obroči.

Po tej reakciji pa dobimo celulozni acetat butirat, ki ga dobimo z najvišjo stopnjo acetilacije in katerega polimer je še bolj prožen..

Razlaga za to fleksibilnost je izločitev zadnje OH skupine in zato vodikovih vezi med polimernimi verigami.

Pravzaprav je prvotna celuloza sposobna tvoriti veliko vodikovih vezi, odprava teh pa je podpora, ki pojasnjuje spremembe njenih fizikalno-kemijskih lastnosti po acetilaciji..

Tako se prvič pojavi acetilacija v manj sterično oviranih OH skupinah. Ko se koncentracija anhidrida ocetne kisline poveča, se zamenja več H skupin.

Kot rezultat, medtem ko te skupine -OCOCH3 povečujejo težo polimera, njihove medmolekularne interakcije so manj močne kot vodikove vezi, "fleksibilizirajo" in istočasno utrjujejo celulozo.

Pridobivanje

Njegova izdelava se obravnava kot preprost postopek. Celuloza se ekstrahira iz celuloze lesa ali bombaža, ki je pod različnimi časovnimi in temperaturnimi pogoji podvržena reakcijam hidrolize..

Celuloza reagira z anhidridom ocetne kisline v mediju žveplove kisline, ki katalizira reakcijo.

Na ta način se celuloza razgradi in dobimo manjši polimer, ki vsebuje 200 do 300 glukoznih enot na polimerno verigo, pri čemer je hidroksil celuloze nadomeščen z acetatnimi skupinami..

Končni rezultat te reakcije je bel trden produkt, ki ima lahko prašek, skalo ali grudasto konsistenco. Iz tega lahko izdelamo vlakna, ko jo prenašamo skozi pore ali luknje v mediju z vročim zrakom, pri čemer izparevamo topila..

S pomočjo teh kompleksnih procesov dobimo več vrst celuloznega acetata, odvisno od stopnje acetilacije.

Ker ima celuloza monomerno strukturno enoto glukoze, ki ima 3 OH skupine, ki so tiste, ki jih lahko acetiliramo, dobimo di, tri ali celo butiratne acetate. Te skupine -OCOCH3 odgovorne za nekatere njihove lastnosti.

Lastnosti

Celulozni acetat ima tališče 306 ° C, gostoto od 1,27 do 1,34 in ima približno molekulsko maso 1811,699 g / mol..

Netopen je v več organskih sestavinah, kot so aceton, cikloheksanol, etilacetat, nitropropan in etilen diklorid..

Proizvodi, ki vsebujejo fleksibilnost, trdoto, trdnost, natezno trdnost celuloznega acetata, ne smejo biti napadeni z bakterijami ali mikroorganizmi in njihova neprepustnost za vodo.

Vendar pa imajo vlakna spremembe dimenzij glede na ekstremne spremembe temperature in vlažnosti, čeprav so vlakna odporna na temperature do 80 ° C.

Uporabe

Celulozni acetat ima veliko uporab, med katerimi izstopajo:

- Membrane za proizvodnjo predmetov iz plastike, papirja in kartona. Opisan je posredni učinek kemičnega dodatka celuloznega acetata, kadar je v embalaži v stiku z živili.

- V zdravstvenem okolju se uporablja kot membrane z luknjami premera krvnih kapilarjev, vgrajene v cilindrične naprave, ki izpolnjujejo funkcijo umetne ledvične ali hemodializne opreme..

- V umetnostni in filmski industriji, ko se uporablja kot tanek film za filme, fotografijo in magnetne trakove.

- V preteklosti se je v tekstilni industriji uporabljala kot vlakna za izdelavo različnih tkanin, kot so rajon, saten, acetat in triacetat. Medtem ko je bilo v modi, je izstopalo zaradi nizkih stroškov, zaradi svetlosti in lepote, ki jo je dala oblačilom.

- V avtomobilski industriji, za proizvodnjo delov motorja in šasije različnih tipov vozil.

- Na področju aeronavtike, da premazi krila letala v času vojne.

- Prav tako se pogosto uporablja v znanstvenih laboratorijih in raziskavah. Na splošno se uporablja pri izdelavi poroznih filtrov, kot podpora celuloznim acetatnim membranam za izvedbo elektroforeze ali osmotske izmenjave..

- Uporablja se pri proizvodnji posod za cigaretni filter, električnih kablov, lakov in lakov, med številnimi drugimi uporabami.

Reference

  1. Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. in Fischer, K. (2008), Lastnosti in aplikacije celuloznega acetata. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masy.200850210.
  2. Enciklopedija Britannica. Celulozni nitrat. Pridobljeno 30. aprila 2018, iz: britannica.com
  3. Nacionalni center za biotehnološke informacije. PubChem. (2018). Pridobljeno 30. aprila 2018, iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. ZDA Nacionalna medicinska knjižnica. Celulozni acetat. Pridobljeno 2. maja 2018, od: toxnet.nlm.nih.gov
  5. IAC International. PROGEL Pridobljeno 2. maja 2018, od: iacinternacional.com.ar
  6. Alibaba (2018). Membranski filtri. Pridobljeno 2. maja 2018, s strani: spanish.alibaba.com
  7. Ryan H. (23. marec 2016). 21 Svetlo rdeča / rdeča. Pridobljeno 2. maja 2018, s strani flickr.com
  8. Mnolf. (4. april 2006). Elektroforezni gel. [Slika] Pridobljeno 2. maja 2018, z: en.wikipedia.org