Het celluloseacetaat is een organische en synthetische verbinding die in vaste vorm kan worden verkregen als vlokken, vlokken of wit poeder. De molecuulformule is C 76 H 114 O 49 . Het wordt gemaakt van de grondstof die uit planten wordt gewonnen: cellulose, een homopolysaccharide.
Celluloseacetaat werd in 1865 voor het eerst in Parijs vervaardigd door Paul Schützenberger en Laurent Naudin, na acetylering van cellulose met azijnzuuranhydride (CH 3 CO - O - COCH 3 ). Zo verkregen ze een van de belangrijkste cellulose-esters aller tijden.
Volgens deze kenmerken is het polymeer bestemd voor de vervaardiging van kunststoffen voor de cinematografie, fotografie en op textielgebied, waar het een grote bloei kende.
Het wordt zelfs gebruikt in de automobiel- en luchtvaartindustrie, en is ook zeer nuttig in chemie en onderzoekslaboratoria in het algemeen.
Chemische structuur
De bovenste afbeelding geeft de structuur weer van cellulosetriacetaat, een van de geacetyleerde vormen van dit polymeer.
Hoe wordt deze structuur verklaard? Het wordt verklaard vanuit cellulose, dat bestaat uit twee pyranous ringen van glucosen verbonden door glucosidebindingen (R - O - R), tussen koolstofatomen 1 (anomeer) en 4.
Deze glycosidebindingen zijn van het type β 1 -> 4; dat wil zeggen, ze bevinden zich in hetzelfde vlak van de ring met betrekking tot de groep -CH 2 OCOCH 3 . Daarom behoudt zijn acetaatester hetzelfde organische skelet.
Wat zou er gebeuren als de OH-groepen op de 3-koolstofatomen van cellulosetriacetaat werden geacetyleerd? De sterische (ruimtelijke) spanning in zijn structuur zou toenemen. Dit komt omdat de -OCOCH 3- groep zou "botsen" met naburige glucosegroepen en ringen.
Na deze reactie wordt echter celluloseacetaatbutyraat verkregen, het product dat wordt verkregen met de hoogste acetyleringsgraad en waarvan het polymeer nog flexibeler is.
De verklaring voor deze flexibiliteit is de eliminatie van de laatste OH-groep en dus van de waterstofbruggen tussen de polymeerketens.
In feite is de oorspronkelijke cellulose in staat om veel waterstofbruggen te vormen, en het elimineren hiervan is de drager die de veranderingen in zijn fysisch-chemische eigenschappen na acetylering verklaart.
Acetylering vindt dus eerst plaats op de minder sterisch gehinderde OH-groepen. Naarmate de concentratie azijnzuuranhydride toeneemt, worden meer H-groepen vervangen.
Dientengevolge, hoewel deze -OCOCH 3 groepen verhoging van het gewicht van het polymeer, de intermoleculaire interacties minder sterk dan waterstofbindingen, "buigen" en harden van de cellulose tegelijkertijd.
Het verkrijgen van
De vervaardiging ervan wordt als een eenvoudig proces beschouwd. Cellulose wordt gewonnen uit de pulp van hout of katoen, die onder verschillende omstandigheden van tijd en temperatuur aan hydrolysereacties wordt onderworpen.
Cellulose reageert met azijnzuuranhydride in een zwavelzuurmedium, dat de reactie katalyseert.
Op deze manier wordt cellulose afgebroken en wordt een kleiner polymeer verkregen dat 200 tot 300 glucose-eenheden voor elke polymeerketen bevat, waarbij de hydroxyl van cellulose wordt vervangen door acetaatgroepen.
Het eindresultaat van deze reactie is een wit vast product, dat de consistentie kan hebben van poeder, vlokken of klontjes. Hieruit kunnen de vezels worden gemaakt, door deze door poriën of gaten in een medium met hete lucht te leiden, waarbij de oplosmiddelen worden verdampt.
Door deze complexe processen worden verschillende soorten celluloseacetaat verkregen, afhankelijk van de mate van acetylering.
Vanwege het feit dat cellulose glucose als monomere structurele eenheid heeft, die 3 OH-groepen heeft, die kunnen worden geacetyleerd, worden di-, tri- of zelfs butyraatacetaten verkregen. Deze -OCOCH 3- groepen zijn verantwoordelijk voor sommige van zijn eigenschappen.
Eigendommen
Celluloseacetaat heeft een smeltpunt van 306 ° C, een dichtheid die varieert 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.
Van de producten die celluloseacetaat bevatten, worden flexibiliteit, hardheid, weerstand tegen tractie gewaardeerd, niet aangevallen door bacteriën of micro-organismen en hun ondoordringbaarheid voor water.
De vezels vertonen echter maatveranderingen als gevolg van extreme variaties in temperatuur en vochtigheid, hoewel de vezels bestand zijn tegen temperaturen tot 80 ° C.
Toepassingen
Celluloseacetaat kent vele toepassingen, waaronder de volgende:
- Membranen voor de vervaardiging van voorwerpen van plastic, papier en karton. Een indirect effect van een chemisch additief van celluloseacetaat wordt beschreven wanneer het in contact komt met voedsel in de verpakking.
- In de gezondheidssector wordt het gebruikt als membranen met gaten ter grootte van bloedcapillairen, ingebed in cilindrische apparaten die de functie vervullen van een kunstnier of hemodialyse-apparatuur.
- Binnen de kunst- en filmindustrie, bij gebruik als dunne film voor de bioscoop, fotografie en magneetbanden.
- Vroeger werd het gebruikt in de textielindustrie, als vezels om verschillende stoffen te maken, zoals rayon, satijn, acetaat en triacetaat. Hoewel het modieus was, viel het op door zijn lage kosten, door de helderheid en door de schoonheid die het aan de kledingstukken gaf.
- In de auto-industrie, voor de fabricage van motor- en chassisonderdelen voor verschillende soorten voertuigen.
- Op het gebied van luchtvaart, om de vleugels van vliegtuigen te bedekken in tijden van oorlog.
- Het wordt ook veel gebruikt in wetenschappelijke en onderzoekslaboratoria. Het wordt over het algemeen gebruikt bij de vervaardiging van poreuze filters, als ondersteuning voor celluloseacetaatmembranen om de elektroforese of osmotische uitwisselingsrun uit te voeren.
- Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van sigarettenfilterhouders, elektrische kabels, vernissen en lakken, naast vele andere toepassingen.
Referenties
- 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.
- Encyclopedia Britannica. Cellulosenitraat. Opgehaald op 30 april 2018, van: britannica.com
- Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. PubChem. (2018). Opgehaald op 30 april 2018, van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Amerikaanse National Library of Medicine. Celluloseacetaat. Opgehaald op 2 mei 2018, van: toxnet.nlm.nih.gov
- IAC International. PROGEL. Opgehaald op 2 mei 2018, van: iacinternacional.com.ar
- Alibaba. (2018). Membraanfilters. Opgehaald op 2 mei 2018, van: spanish.alibaba.com
- Ryan H. (23 maart 2016). 21 Helderrood / Rood .. Opgehaald op 2 mei 2018, van: flickr.com
- Mnolf. (4 april 2006). Elektroforese gel. . Opgehaald op 2 mei 2018, van: es.wikipedia.org