Целулозен ацетат: Химическа структура, свойства и употреба

Целулозен ацетат е органично и синтетично съединение, което може да се получи в твърдо състояние като люспи, люспи или бял прах. Неговата молекулна формула е C 76H 114O 49 . Тя е направена от суровината, получена от растения: целулоза, която е хомополисахарид.

Целулозен ацетат първоначално е произведен в Париж, през 1865 г. от Paul Schützenberger и Laurent Naudin, след ацетилиране на целулозата с оцетен анхидрид (CH3CO-O-COCH3). Така те получават един от най-важните целулозни естери на всички времена.

Според тези характеристики полимерът е предназначен за производство на пластмаси за областта на кинематографията, фотографията и текстилната област, където е имало голям момент на бум.

Той се използва дори в автомобилната и аеронавигационната индустрия, както и в много химически и изследователски лаборатории като цяло.

Химическа структура

Структурата на целулозния триацетат, една от ацетилираните форми на този полимер, е показана на горното изображение.

Как се обяснява тази структура? Това се обяснява от целулоза, която се състои от два пиранозни пръстена на глюкоза, свързани с гликозидни връзки (R-O-R), между въглеродни атоми 1 (аномерни) и 4.

Тези гликозидни връзки са от тип 1 -> 4; те са в същата равнина като пръстена по отношение на групата -СН2ОСОСНз. Следователно, вашият ацетатен естер запазва същия органичен скелет.

Какво би станало, ако ОН групите в трите въглеродни атома на целулозния триацетат бяха ацетилирани? Това би увеличило пространственото (пространствено) напрежение в неговата структура. Това е така, защото групата -OCOCH 3 "би се разбила" със съседни глюкозни групи и пръстени.

Обаче, след тази реакция се получава целулозен ацетат бутират, полученият продукт с най-висока степен на ацетилиране и чийто полимер е още по-гъвкав.

Обяснението за тази гъвкавост е отстраняването на последната ОН група и следователно на водородните връзки между полимерните вериги.

В действителност, първоначалната целулоза е способна да образува много водородни връзки и елиминирането им е подкрепата, която обяснява промените във физикохимичните си свойства след ацетилиране.

По този начин, ацетилирането се случва първо в по-малко пространствено затруднените ОН групи. С повишаването на концентрацията на оцетен анхидрид, се заместват още Н групи.

В резултат на това, докато тези -OCOCH 3 групи увеличават теглото на полимера, техните междумолекулни взаимодействия са по-малко силни от водородните връзки, "огъване" и втвърдяване на целулозата по едно и също време.

получаване

Производството му се счита за прост процес. Целулозата се извлича от пулпа от дървесината или памука, който се подлага на реакции на хидролиза при различни условия на време и температура.

Целулозата реагира с оцетния анхидрид в среда на сярна киселина, която катализира реакцията.

По този начин целулозата се разгражда и се получава по-малък полимер, съдържащ 200 до 300 глюкозни единици на полимерна верига, като хидроксилът на целулозата се замества с ацетатни групи.

Крайният резултат от тази реакция е бял твърд продукт, който може да има консистенция на прах, скала или бучка. От това влакната могат да бъдат разработени, когато преминават през пори или дупки в среда с горещ въздух, като изпаряват разтворителите.

Чрез тези сложни процеси се получават различни типове целулозен ацетат, в зависимост от степента на ацетилиране.

Тъй като целулозата има мономерна структурна единица глюкоза, която има 3 ОН групи, които могат да бъдат ацетилирани, се получават ди, три или дори бутират ацетати. неговите свойства

свойства

Целулозният ацетат има точка на топене 306 ° С, плътност варираща от 1.27 до 1.34, и има приблизително молекулно тегло 1811.699 g / mol.

Той е неразтворим в няколко органични компонента като ацетон, циклохексанол, етилацетат, нитропропан и етилен дихлорид.

Продукти, които съдържат гъвкавост, твърдост, якост на опън на целулозен ацетат, не трябва да бъдат атакувани от бактерии или микроорганизми и тяхната водонепроницаемост.

Въпреки това, влакната се променят в зависимост от екстремните изменения на температурата и влажността, въпреки че влакната издържат на температури до 80 ° С.

приложения

Целулозен ацетат намира много приложения, сред които се открояват следните:

- Мембрани за производство на предмети от пластмаса, хартия и картон. Описан е индиректен ефект от химическата добавка на целулозен ацетат, когато е в контакт с храната в нейната опаковка.

- В областта на здравето се използва като мембрани с дупки в диаметъра на кръвоносните капиляри, вградени в цилиндрични устройства, които изпълняват функцията на изкуствено бъбречно или хемодиализно оборудване.

- В областта на изкуството и филмовата индустрия, когато се използват като тънки филми за филми, фотография и магнитни ленти.

- В миналото е бил използван в текстилната промишленост, като влакна за производство на различни тъкани като коприна, сатен, ацетат и триацетат. Докато беше в модата, тя се открояваше заради ниската си цена, за яркостта и за красотата, която даваше на дрехите.

- В автомобилната индустрия, за производство на части от двигатели и шасита от различни типове превозни средства.

- В областта на аеронавтиката, за да покрие крилата на самолети по време на война.

- Също така се използва широко в научни лаборатории и научни изследвания. Като цяло той се използва при производството на порести филтри, като подложка за мембрани от целулозен ацетат за провеждане на електрофореза или осмотичен обмен.

- Използва се при производството на цигарени филтърни контейнери, електрически кабели, лакове и лакове, наред с много други приложения.