Cellulóz-acetát kémiai szerkezete, tulajdonságai és felhasználása

az cellulóz-acetát egy szerves és szintetikus vegyület, amely szilárd állapotban pelyhek, pelyhek vagy fehér por formájában nyerhető. A molekuláris képlete C₇₆H₁₁₄O₄₉. A növényekből nyert alapanyagból készül: cellulóz, amely homopoliszacharid.

A cellulóz-acetátot először Párizsban, 1865-ben Paul Schützenberger és Laurent Naudin gyártotta, majd a cellulóz ecetsavanhidriddel történő acetilezése után (CH₃CO-O-COCH₃). Minden idők egyik legfontosabb cellulózészterét kapták.

Ezeknek a jellemzőknek megfelelően a polimer a filmgyártás, a fotózás és a textilterület területén történő műanyag előállítására szolgál, ahol nagyszerű fellendülési pillanattal rendelkezik..

Az autóiparban és a légi közlekedésben is használják, és nagyon hasznos a kémiai és kutató laboratóriumokban általában.

index

• 1 Kémiai szerkezet
• 2
• 3 Tulajdonságok
• 4 Felhasználások
• 5 Referenciák

Kémiai szerkezet

A polimer acetilezett formái közül a cellulóz-triacetát szerkezete a felső képen látható..

Hogyan magyarázható ez a szerkezet? A cellulózból, amely két glükóz gyűrűből áll, amelyeket glikozidkötések (-R-O-R) kötnek össze, az 1 (anomer) és 4 szénatomok között..

Ezek a glikozidkötések β1 -> 4 típusúak; vagyis ugyanabban a síkban vannak, mint a gyűrű a -CH csoporthoz képest₂OCOCH₃. Ezért az acetát-észter megtartja ugyanazt a szerves csontvázat.

Mi történne, ha a cellulóz-triacetát 3 szénatomjában lévő OH-csoportokat acetilezzük? Ez növelné a struktúrájában a sztérikus (térbeli) feszültséget. Ez azért van, mert a -OCOCH csoport₃ "Collide" a szomszédos csoportokkal és a glükózgyűrűvel.

A reakció után azonban cellulóz-acetát-butirátot kapunk, amely a legmagasabb acetilezéssel nyert termék, és amelynek polimerje még rugalmasabb.

Ennek a rugalmasságnak a magyarázata az utolsó OH csoport és így a polimer láncok közötti hidrogénkötések megszüntetése.

Valójában az eredeti cellulóz képes sok hidrogénkötést képezni, és ezek eltávolítása a támaszték, amely az acetilezés utáni fizikai-kémiai tulajdonságainak változását magyarázza..

Így az acetilezés először a kevésbé sztérikusan gátolt OH csoportokban történik. Ahogy az ecetsavanhidrid koncentrációja növekszik, több H csoportot cserélnek.

Ennek eredményeként, míg ezek a csoportok -OCOCH₃ növelik a polimer tömegét, intermolekuláris kölcsönhatásuk kevésbé erős, mint a hidrogénkötések, a "flexibilizálás" és a cellulóz keményedése egyidejűleg.

megszerzése

A gyártás egyszerű folyamatnak tekinthető. A cellulóz a fa vagy pamut pépéből nyerhető ki, amelyet hidrolízis reakciónak vetnek alá különböző idő- és hőmérsékleti körülmények között..

A cellulóz a reakciót katalizáló kénsav közegben ecetsavanhidriddel reagál.

Ily módon a cellulóz lebomlik, és egy polimerlánconként 200-300 glükózegységet tartalmazó kisebb polimert kapunk, a cellulóz hidroxilcsoportját acetátcsoportokkal helyettesítjük.

Ennek a reakciónak a végeredménye egy fehér szilárd termék, amely por, skála vagy tömör konzisztencia lehet. Ebből a szálak kidolgozására akkor kerülhet sor, ha a közegben pórusokon vagy lyukakon keresztül meleg levegővel hígítjuk, és az oldószereket bepároljuk.

Ezen komplex eljárások révén az acetilezés mértékétől függően többféle cellulóz-acetátot kapunk.

Mivel a cellulóz monomer szerkezeti egység glükózt tartalmaz, amely 3 OH csoportot tartalmaz, amelyek acetilezettek, di, tri vagy akár butirát-acetátok kaphatók. Ezek a csoportok -OCOCH₃ felelősek bizonyos tulajdonságaikért.

tulajdonságok

A cellulóz-acetát olvadáspontja 306 ° C, sűrűsége 1,27 és 1,34 között van, és hozzávetőleges molekulatömege 1811,699 g / mol..

Számos szerves komponensben, például acetonban, ciklohexanolban, etil-acetátban, nitropropánban és etilén-dikloridban nem oldódik..

Olyan termékek, amelyek cellulóz-acetát-érték rugalmasságot, keménységet, szakítószilárdságot tartalmaznak, és amelyeket nem baktériumok vagy mikroorganizmusok támadnak meg, és vízzáró képességüket.

A szálak azonban a hőmérséklet és a páratartalom szélsőséges változásaitól függően méretváltozást mutatnak, bár a szálak 80 ° C-ig terjedő hőmérsékletet érnek el..

alkalmazások

A cellulóz-acetát számos felhasználási módot talál, amelyek közül az alábbiak:

- Membránok műanyag, papír és karton tárgyak gyártásához. A cellulóz-acetát kémiai adalékanyagának közvetett hatását írják le, amikor a csomagolásban élelmiszerrel érintkezik.

- Az egészségügyi területen membránokként használják a vérkapillárisok átmérőjének lyukakkal ellátott, hengeres eszközökbe ágyazott membránokat, amelyek mesterséges vese- vagy hemodialízis-berendezések funkcióját teljesítik.

- A művészeti és filmiparon belül, ha filmként, fényképezésként és mágnesszalagként vékony filmként használják.

- A múltban a textiliparban szálaként használták, hogy különböző szöveteket készítsenek, mint például rayon, szatén, acetát és triacetát. Míg divatos volt, az alacsony költsége, a fényesség és a ruházatnak nyújtott szépség miatt kiemelkedett.

- Az autóiparban a különböző típusú járművek motoralkatrészeinek és alvázainak gyártása.

- A repülés területén a repülőgépek szárnyainak bevonása háború idején.

- Szintén széles körben használják a tudományos laboratóriumokban és a kutatásban. Általában porózus szűrők gyártására használják, mint a cellulóz-acetát membránok hordozója az elektroforézis vagy ozmotikus cserefolyamat végrehajtásához..

- Cigarettaszűrő tartályok, elektromos kábelek, lakkok és lakkok gyártásához használatos számos más felhasználási területen.

referenciák

1. Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. és Fischer, K. (2008), Properties and Applications of Cellulose Acetate. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masy.200850210.
2. Encyclopedia Britannica. Cellulóz-nitrát. A következő dátum: 2018. április 30., britannica.com
3. Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ. Pubchem. (2018). A következő dátum: 2018. április 30-án, a következő címen szerezhető be: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. US Nemzeti Orvostudományi Könyvtár. Cellulóz-acetát. Visszavonták 2018. május 2-án: toxnet.nlm.nih.gov
5. IAC International. Progel. Született 2018. május 2-án, a következő címen: iacinternacional.com.ar
6. Alibaba. (2018). Membránszűrők. Született 2018. május 2-án: spanish.alibaba.com
7. Ryan H. (2016. március 23.). 21 Világos piros / piros [Ábra]. Visszavonva 2018. május 2-án, a következő címen: flickr.com
8. Mnolf. (2006. április 4.). Elektroforézis gél. [Ábra]. Visszavonták 2018. május 2-án, a következő címen: en.wikipedia.org