Celluloseacetaat Chemische structuur, eigenschappen en toepassingen

de celluloseacetaat is een organische en synthetische verbinding die in vaste toestand kan worden verkregen als vlokken, vlokken of wit poeder. De moleculaire formule is C₇₆H₁₁₄O₄₉. Het is gemaakt van de grondstof verkregen uit planten: cellulose, dat een homopolysaccharide is.

Celluloseacetaat werd voor het eerst vervaardigd in Parijs, in 1865 door Paul Schützenberger en Laurent Naudin, na acetylering van cellulose met azijnzuuranhydride (CH₃CO-O-CO-₃). Ze verkregen een van de belangrijkste cellulose-esters aller tijden.

Volgens deze kenmerken is het polymeer bestemd voor de vervaardiging van kunststoffen voor het gebied van de cinematografie, fotografie en in de textielsector, waar het zijn grote moment van bloei had.

Het wordt zelfs gebruikt in de automobiel- en luchtvaartindustrie, en het is ook zeer nuttig in chemie- en onderzoekslaboratoria in het algemeen.

index

• 1 Chemische structuur
• 2 Verkrijgen
• 3 Eigenschappen
• 4 Gebruik
• 5 Referenties

Chemische structuur

De structuur van het cellulosetriacetaat, een van de geacetyleerde vormen van dit polymeer, wordt getoond in het bovenste beeld..

Hoe wordt deze structuur uitgelegd? Het wordt verklaard uit cellulose, dat bestaat uit twee pyranose ringen van glucosen verbonden door glycosidebindingen (-R-O-R), tussen koolstofatomen 1 (anomere) en 4.

Deze glycosidebindingen zijn van het β 1 -> 4-type; dat wil zeggen, ze bevinden zich in hetzelfde vlak als de ring ten opzichte van de groep -CH₂OCOCH₃. Daarom behoudt je acetaatester hetzelfde organische skelet.

Wat zou er gebeuren als de OH-groepen in de 3 koolstofatomen van het cellulosetriacetaat geacetyleerd waren? Het zou de sterische (ruimtelijke) spanning in zijn structuur verhogen. Dit komt omdat de groep -OCOCH₃ "Collide" met naburige groepen en glucoseringen.

Na deze reactie wordt echter celluloseacetaatbutyraat verkregen, het product verkregen met de hoogste graad van acetylering en waarvan het polymeer nog flexibeler is.

De verklaring voor deze flexibiliteit is de eliminatie van de laatste OH-groep en derhalve van de waterstofbruggen tussen de polymeerketens.

In feite is de oorspronkelijke cellulose in staat vele waterstofbindingen te vormen, en de eliminatie daarvan is de drager die de veranderingen in zijn fysisch-chemische eigenschappen na acetylering verklaart..

Aldus treedt acetylering eerst op in de minder sterisch gehinderde OH-groepen. Naarmate de concentratie van azijnzuuranhydride toeneemt, worden meer H-groepen vervangen.

Dientengevolge, terwijl deze groepen -OCOCH₃ ze verhogen het gewicht van het polymeer, hun intermoleculaire interacties zijn minder sterk dan de waterstofbruggen, "flexibilisering" en verharding van de cellulose op hetzelfde moment.

verkrijgen

De productie ervan wordt als een eenvoudig proces beschouwd. Cellulose wordt geëxtraheerd uit de pulp van het hout of katoen, die wordt onderworpen aan hydrolysereacties onder verschillende omstandigheden van tijd en temperatuur..

Cellulose reageert met azijnzuuranhydride in een zwavelzuurmedium, dat de reactie katalyseert.

Op deze manier wordt de cellulose afgebroken en wordt een kleiner polymeer met 200 tot 300 glucose-eenheden per polymeerketen verkregen, waarbij de hydroxyl van de cellulose wordt vervangen door acetaatgroepen.

Het eindresultaat van deze reactie is een wit vast product, dat een consistentie in poeder, schaal of brok kan hebben. Hieruit kunnen de vezels worden uitgewerkt, wanneer deze door poriën of gaten in een medium met hete lucht worden gevoerd, waarbij de oplosmiddelen worden verdampt.

Door deze complexe processen worden verschillende soorten celluloseacetaat verkregen, afhankelijk van de mate van acetylering.

Omdat cellulose een monomeer structurele eenheid glucose heeft, die 3 OH-groepen heeft, die welke kunnen worden geacetyleerd, worden di, tri of zelfs butyraatacetaten verkregen. Deze groepen -OCOCH₃ zijn verantwoordelijk voor sommige van hun eigenschappen.

eigenschappen

Celluloseacetaat heeft een smeltpunt van 306 ° C, een dichtheid variërend van 1,27 tot 1,34 en heeft een geschat molecuulgewicht van 1811,699 g / mol.

Het is onoplosbaar in verschillende organische componenten zoals aceton, cyclohexanol, ethylacetaat, nitropropaan en ethyleendichloride.

Producten die celluloseacetaatwaarde flexibiliteit, hardheid, treksterkte, niet door bacteriën of micro-organismen te worden aangetast en hun ondoordringbaarheid voor water bevatten.

De vezels hebben echter dimensionale veranderingen in overeenstemming met extreme variaties in temperatuur en vochtigheid, hoewel de vezels bestand zijn tegen temperaturen tot 80 ° C.

toepassingen

Celluloseacetaat vindt veel toepassingen, waaronder de volgende opvallen:

- Membranen voor de vervaardiging van voorwerpen van kunststof, papier en karton. Een indirect effect van chemische additieven van celluloseacetaat wordt beschreven wanneer het in contact komt met voedsel in de verpakking.

- Op gezondheidsgebied wordt het gebruikt als membranen met gaten met de diameter van de bloedcapillairen, ingebed in cilindrische apparaten die de functie vervullen van een kunstnier of hemodialyse-uitrusting.

- Binnen de kunst- en filmindustrie, wanneer gebruikt als dunne films voor films, fotografie en magnetische banden.

- In het verleden werd het in de textielindustrie gebruikt als vezels om verschillende stoffen te maken, zoals rayon, satijn, acetaat en triacetaat. Hoewel het modieus was, viel het op vanwege de lage kosten, vanwege de helderheid en de schoonheid die het aan kleding gaf.

- In de automobielindustrie, voor de vervaardiging van motoronderdelen en chassis van verschillende soorten voertuigen.

- Op het gebied van de luchtvaart, om de vleugels van vliegtuigen in tijden van oorlog te coaten.

- Het wordt ook veel gebruikt in wetenschappelijke laboratoria en onderzoek. In het algemeen wordt het gebruikt bij de vervaardiging van poreuze filters, als drager voor celluloseacetaatmembranen voor het uitvoeren van de elektroforese of osmotische uitwisselingsrun..

- Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van sigarettenfiltercontainers, elektrische kabels, vernissen en lakken, naast vele andere toepassingen.

referenties

1. Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. en Fischer, K. (2008), Eigenschappen en toepassingen van celluloseacetaat. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masy.200850210.
2. Encyclopedie Britannica. Cellulosenitraat. Opgehaald op 30 april 2018, vanaf: britannica.com
3. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. PubChem. (2018). Opgehaald op 30 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Het Amerikaanse National Library of Medicine. Celluloseacetaat. Opgehaald op 2 mei 2018, van: toxnet.nlm.nih.gov
5. IAC International. PROGEL. Opgehaald op 2 mei 2018, van: iacinternacional.com.ar
6. Alibaba. (2018). Membraanfilters. Opgehaald op 2 mei 2018, vanuit: spanish.alibaba.com
7. Ryan H. (23 maart 2016). 21 Helder rood / rood [Figuur]. Opgehaald op 2 mei 2018, vanaf: flickr.com
8. Mnolf. (4 april 2006). Electroforese gel. [Afbeelding]. Opgehaald op 2 mei 2018, van: en.wikipedia.org