Struktura chemiczna octanu celulozy, właściwości i zastosowania

The octan celulozy jest organicznym i syntetycznym związkiem, który można otrzymać w stanie stałym jako płatki, płatki lub biały proszek. Jego wzór cząsteczkowy to C₇₆H₁₁₄O₄₉. Jest wykonany z surowca otrzymanego z roślin: celulozy, która jest homopolisacharydem.

Octan celulozy został po raz pierwszy wyprodukowany w Paryżu, w 1865 r. Przez Paula Schützenbergera i Laurenta Naudina, po acetylowaniu celulozy bezwodnikiem octowym (CH₃CO-O-COCH₃). Uzyskali jeden z najważniejszych estrów celulozy wszechczasów.

Zgodnie z tymi właściwościami polimer jest przeznaczony do produkcji tworzyw sztucznych w dziedzinie kinematografii, fotografii oraz w dziedzinie tekstyliów, gdzie miał swój wielki moment boomu.

Jest on stosowany nawet w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, a także jest bardzo przydatny w laboratoriach chemicznych i ogólnie w laboratoriach badawczych.

Indeks

• 1 Struktura chemiczna
• 2 Otrzymywanie
• 3 Właściwości
• 4 zastosowania
• 5 referencji

Struktura chemiczna

Strukturę trioctanu celulozy, jednej z form acetylowanych tego polimeru, pokazano na górnym obrazie..

Jak wyjaśniono tę strukturę? Wyjaśnia się to z celulozy, która składa się z dwóch pierścieni piranozowych z glukozami połączonych wiązaniami glikozydowymi (-R-O-R), pomiędzy atomami węgla 1 (anomeryczny) i 4.

Te wiązania glikozydowe są typu β 1 -> 4; to znaczy, że są w tej samej płaszczyźnie co pierścień w odniesieniu do grupy -CH₂OCOCH₃. Dlatego twój ester octanowy zachowuje ten sam organiczny szkielet.

Co by się stało, gdyby grupy OH w 3 atomach węgla trioctanu celulozy były acetylowane? Zwiększyłoby to steryczne (przestrzenne) napięcie w jego strukturze. To dlatego, że grupa -OCOCH₃ „Zderzaj się” z sąsiednimi grupami i pierścieniami glukozy.

Jednak po tej reakcji otrzymuje się octanomaślan celulozy, produkt otrzymany z najwyższym stopniem acetylacji i którego polimer jest jeszcze bardziej elastyczny.

Wyjaśnieniem tej elastyczności jest eliminacja ostatniej grupy OH, a zatem wiązań wodorowych między łańcuchami polimeru.

W rzeczywistości pierwotna celuloza jest zdolna do tworzenia wielu wiązań wodorowych, a ich eliminacja jest nośnikiem, który wyjaśnia zmiany jej właściwości fizykochemicznych po acetylacji.

Tak więc, acetylacja występuje najpierw w mniej sterycznie sterowanych grupach OH. Gdy stężenie bezwodnika octowego wzrasta, zastępuje się więcej grup H.

W rezultacie, podczas gdy te grupy -OCOCH₃ zwiększają masę polimeru, ich oddziaływania międzycząsteczkowe są mniej silne niż wiązania wodorowe, „uelastyczniają” i jednocześnie utwardzają celulozę.

Otrzymywanie

Jego produkcja jest uważana za prosty proces. Celuloza jest ekstrahowana z masy celulozowej drewna lub bawełny, która jest poddawana reakcjom hydrolizy w różnych warunkach czasu i temperatury..

Celuloza reaguje z bezwodnikiem octowym w środowisku kwasu siarkowego, które katalizuje reakcję.

W ten sposób celuloza jest rozkładana i otrzymuje się mniejszy polimer zawierający 200 do 300 jednostek glukozy na łańcuch polimeru, przy czym hydroksyl celulozy jest zastępowany przez grupy octanowe.

Końcowym rezultatem tej reakcji jest biały stały produkt, który może mieć konsystencję proszku, skali lub grudki. Z tego można opracować włókna, przepuszczając je przez pory lub dziury w ośrodku z gorącym powietrzem, odparowując rozpuszczalniki.

Dzięki tym złożonym procesom otrzymuje się kilka rodzajów octanu celulozy, w zależności od stopnia acetylacji.

Ponieważ celuloza ma monomeryczną jednostkę strukturalną glukozy, która ma 3 grupy OH, które są tymi, które mogą być acetylowane, otrzymuje się octany di, tri lub nawet maślanu.₃ są odpowiedzialni za niektóre z ich właściwości.

Właściwości

Octan celulozy ma temperaturę topnienia 306 ° C, gęstość w zakresie od 1,27 do 1,34 i ma przybliżoną masę cząsteczkową 1811,699 g / mol.

Jest nierozpuszczalny w kilku składnikach organicznych, takich jak aceton, cykloheksanol, octan etylu, nitropropan i dichlorek etylenu.

Produkty zawierające octan celulozy cenią elastyczność, twardość, wytrzymałość na rozciąganie, aby nie były atakowane przez bakterie lub mikroorganizmy i ich nieprzepuszczalność dla wody.

Jednak włókna mają zmiany wymiarów w zależności od ekstremalnych zmian temperatury i wilgotności, chociaż włókna są odporne na temperatury do 80 ° C.

Używa

Octan celulozy znajduje wiele zastosowań, spośród których wyróżniają się następujące:

- Membrany do produkcji przedmiotów z tworzyw sztucznych, papieru i tektury. Pośredni wpływ dodatku chemicznego octanu celulozy opisano, gdy ma on kontakt z żywnością w opakowaniu.

- W obszarze zdrowia jest używany jako membrany z otworami o średnicy naczyń włosowatych, osadzone w cylindrycznych urządzeniach, które spełniają funkcję sztucznego sprzętu do nerek lub hemodializy.

- W przemyśle artystycznym i filmowym, gdy jest używany jako cienkie filmy do filmów, fotografii i taśm magnetycznych.

- W przeszłości był używany w przemyśle włókienniczym jako włókna do wytwarzania różnych tkanin, takich jak sztuczny jedwab, satyna, octan i trioctan. Choć było modne, wyróżniało się niskim kosztem, jasnością i pięknem, które dawało odzieży.

- W przemyśle motoryzacyjnym do produkcji części silnikowych i podwozi różnych typów pojazdów.

- W dziedzinie aeronautyki, aby pokryć skrzydła samolotów w czasie wojny.

- Jest również szeroko stosowany w laboratoriach naukowych i badaniach. Zasadniczo jest on używany do produkcji filtrów porowatych, jako podpora dla membran z octanu celulozy do przeprowadzenia elektroforezy lub przebiegu wymiany osmotycznej.

- Znajduje zastosowanie w produkcji pojemników na filtry papierosowe, kabli elektrycznych, lakierów i lakierów, wśród wielu innych zastosowań.

Referencje

1. Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. i Fischer, K. (2008), Właściwości i zastosowania octanu celulozy. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masa.200850210.
2. Encyklopedia Britannica. Azotan celulozy. Źródło: 30 kwietnia 2018, z: britannica.com
3. National Center for Biotechnology Information. PubChem. (2018). Źródło: 30 kwietnia 2018 r. Z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. USA National Library of Medicine. Octan celulozy. Źródło: 2 maja 2018 r. Z: toxnet.nlm.nih.gov
5. IAC International. PROGEL Pobrano 2 maja 2018 r. Z: iacinternacional.com.ar
6. Alibaba (2018). Filtry membranowe. Źródło: 2 maja 2018 r. Z: spanish.alibaba.com
7. Ryan H. (23 marca 2016 r.). 21 Jasny czerwony / czerwony. [Rysunek]. Źródło: 2 maja 2018 r. Z: flickr.com
8. Mnolf. (4 kwietnia 2006). Żel do elektroforezy. [Rysunek] Źródło: 2 maja 2018 r. Z: en.wikipedia.org