Celluloseacetat: Kjemisk struktur, egenskaper og anvendelser

Celluloseacetat er en organisk og syntetisk forbindelse som kan oppnås i fast tilstand som flak, flak eller hvitt pulver. Dens molekylære formel er C ₇₆ H ₁₁₄ O ₄₉ . Den er laget av råmaterialet fra planter: cellulose, som er et homopolysakkarid.

Celluloseacetat ble først produsert i Paris, i år 1865 av Paul Schützenberger og Laurent Naudin, etter acetylering av cellulosen med eddiksyreanhydrid (CH3CO-O-COCH3). De oppnådde således en av de viktigste celluloseestere av all tid.

I henhold til disse egenskapene er polymeren bestemt til fremstilling av plast til kinematografi, fotografi og tekstilområdet, hvor den hadde sitt store øyeblikk av bommen.

Den brukes til og med i bilindustrien og flyindustrien, så vel som den er veldig nyttig i kjemi og forskningslaboratorier generelt.

Kjemisk struktur

Strukturen av cellulosetriacetatet, en av de acetylerte former av denne polymer, er vist i det øvre bildet.

Hvordan forklares denne strukturen? Det forklares av cellulose, som består av to pyranose-ringer av glukose forbundet med glykosidbindinger (R-O-R), mellom karboner 1 (anomer) og 4.

Disse glykosidbindingene er av p 1 -> 4 typen; det vil si at de er i samme plan som ringen med hensyn til -CH2OCOCH3- _gruppen . Derfor beholder acetatesteren din samme organiske skjelett.

Hva ville skje hvis OH-gruppene i de 3 karbonene i cellulosetriacetatet ble acetylert? Det ville øke den steriske (romlige) spenningen i sin struktur. Dette skyldes at gruppen -OCOCH ₃ "ville krasje" med nærliggende glukose grupper og ringer.

Etter at denne reaksjonen er oppnådd, oppnås produktet med høyest grad av acetylering og hvis polymer er enda mer fleksibel.

Forklaringen på denne fleksibiliteten er eliminering av den siste OH-gruppen og derfor av hydrogenbindingene mellom polymerkjedene.

Faktisk er den opprinnelige cellulose i stand til å danne mange hydrogenbindinger, og eliminering av disse er støtten som forklarer endringene i dets fysisk-kjemiske egenskaper etter acetylering.

Således skjer acetylering først i de mindre sterisk hindrede OH-gruppene. Etter hvert som konsentrasjonen av eddiksyreanhydrid øker, erstattes flere H-grupper.

Som et resultat, mens disse -OCOCH3-gruppene øker polymervekten, er deres intermolekylære interaksjoner mindre sterke enn hydrogenbindinger, "bøyning" og herding av cellulose samtidig.

å skaffe

Produksjonen er betraktet som en enkel prosess. Cellulose ekstraheres fra massen av treet eller bomullet, som underkastes hydrolysereaksjoner under forskjellige tids- og temperaturforhold.

Cellulose reagerer med eddiksyreanhydridet i et svovelsyremedium som katalyserer reaksjonen.

På denne måten nedbrytes cellulosen og en mindre polymer som inneholder 200 til 300 glukoseenheter pr. Polymerkjede oppnås, idet hydroksylen av cellulosen blir erstattet med acetatgrupper.

Det endelige resultatet av denne reaksjonen er et hvitt fast produkt, som kan ha en pulver-, skala- eller klumpkonsistens. Fra dette kan fibrene utarbeides, når de passerer gjennom porene eller hullene i et medium med varm luft, fordamper løsningsmidlene.

Ved hjelp av disse komplekse prosessene oppnås forskjellige typer celluloseacetat, avhengig av grad av acetylering.

Fordi cellulose har monomer strukturell enhet glukose, som har 3 OH-grupper, som kan acetyleres, oppnås di, tri eller enda butyratacetater. Disse gruppene -OCOCH ₃ er ansvarlige for noen av dens egenskaper

egenskaper

Celluloseacetatet har et smeltepunkt på 306 ° C, en tetthet i området fra 1, 27 til 1, 34 og har en omtrentlig molekylvekt på 1811, 699 g / mol.

Det er uoppløselig i flere organiske komponenter som aceton, cykloheksanol, etylacetat, nitropropan og etylendiklorid.

Produkter som inneholder celluloseacetat-verdi fleksibilitet, hardhet, strekkfasthet, ikke å bli angrepet av bakterier eller mikroorganismer og deres ugjennomtrengelighet til vann.

Imidlertid har fibrene dimensjonsendringer i henhold til ekstreme variasjoner av temperatur og fuktighet, selv om fibrene motstår temperaturer opp til 80 ° C.

søknader

Celluloseacetat finner mange bruksområder, blant annet følgende skiller seg ut:

- Membraner for produksjon av varer av plast, papir og papp. En indirekte virkning av kjemisk additiv av celluloseacetat beskrives når det er i kontakt med mat i emballasjen.

- På helseområdet brukes den som membraner med hull i diameteren av blodkarillærene, innebygd i sylindriske enheter som oppfyller funksjonen til et kunstig nyre- eller hemodialyseutstyr.

- Innenfor kunst- og filmindustrien, når den brukes som tynne filmer for filmer, fotografering og magnetbånd.

- Tidligere ble det brukt i tekstilindustrien, som fibre for å lage forskjellige stoffer som rayon, satin, acetat og triacetat. Mens det var på mote, sto det ut for lavprisen, for lysstyrken og skjønnheten den ga til klærne.

- I bilindustrien, for produksjon av deler av motorer og chassis av ulike typer kjøretøy.

- På luftfartsområdet, for å belegge flyets vinger i krigstid.

- Det er også mye brukt i vitenskapelige laboratorier og forskning. Generelt brukes det til fremstilling av porøse filtre som en bærer for celluloseacetatmembraner for å utføre elektroforese eller osmotisk utveksling.

- Det brukes til produksjon av sigarettfilterbeholdere, elektriske kabler, lakker og lakker, blant mange andre bruksområder.