Das Celluloseacetat ist eine organische und synthetische Verbindung, die in fester Form als Flocken, Flocken oder weißes Pulver erhalten werden kann. Seine Summenformel lautet C 76 H 114 O 49 . Es wird aus dem aus Pflanzen gewonnenen Rohstoff hergestellt: Cellulose, ein Homopolysaccharid.
Celluloseacetat wurde erstmals 1865 in Paris von Paul Schützenberger und Laurent Naudin hergestellt, nachdem Cellulose mit Essigsäureanhydrid (CH 3 CO-O-COCH 3 ) acetyliert worden war . So erhielten sie einen der wichtigsten Celluloseester aller Zeiten.
Entsprechend diesen Eigenschaften ist das Polymer für die Herstellung von Kunststoffen für die Bereiche Kinematographie, Fotografie und im Textilbereich bestimmt, wo es seinen großen Aufschwung erlebte.
Es wird sogar in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt und ist in Chemie- und Forschungslabors im Allgemeinen sehr nützlich.
Chemische Struktur
Das obere Bild zeigt die Struktur von Cellulosetriacetat, einer der acetylierten Formen dieses Polymers.
Wie erklärt sich diese Struktur? Es wird aus Cellulose erklärt, die aus zwei pyranen Glucoseringen besteht, die durch glucosidische Bindungen (R - O - R) zwischen den Kohlenstoffen 1 (anomer) und 4 verbunden sind.
Diese glykosidischen Bindungen sind vom Typ β 1 -> 4; das heißt, sie befinden sich in Bezug auf die Gruppe -CH 2 OCOCH 3 in derselben Ringebene . Daher behält sein Acetatester das gleiche organische Gerüst.
Was würde passieren, wenn die OH-Gruppen an den 3-Kohlenstoffen von Cellulosetriacetat acetyliert würden? Die sterische (räumliche) Spannung in seiner Struktur würde zunehmen. Dies liegt daran, dass die -OCOCH 3 -Gruppe mit benachbarten Glucosegruppen und -ringen "kollidieren" würde.
Nach dieser Reaktion wird jedoch Celluloseacetatbutyrat erhalten, das Produkt mit dem höchsten Acetylierungsgrad und dessen Polymer noch flexibler ist.
Die Erklärung für diese Flexibilität ist die Eliminierung der letzten OH-Gruppe und damit der Wasserstoffbrücken zwischen den Polymerketten.
Tatsächlich kann die ursprüngliche Cellulose viele Wasserstoffbrückenbindungen bilden, und deren Beseitigung ist der Träger, der die Änderungen ihrer physikochemischen Eigenschaften nach der Acetylierung erklärt.
Somit tritt die Acetylierung zuerst an den weniger sterisch gehinderten OH-Gruppen auf. Mit zunehmender Essigsäureanhydridkonzentration werden mehr H-Gruppen ersetzt.
Obwohl diese -OCOCH 3 -Gruppen das Gewicht des Polymers erhöhen, sind ihre intermolekularen Wechselwirkungen weniger stark als Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch die Cellulose gleichzeitig "gebogen" und gehärtet wird.
Erhalten
Die Herstellung wird als einfacher Prozess angesehen. Cellulose wird aus dem Zellstoff von Holz oder Baumwolle extrahiert, der unter verschiedenen Zeit- und Temperaturbedingungen Hydrolysereaktionen unterzogen wird.
Cellulose reagiert mit Essigsäureanhydrid in einem Schwefelsäuremedium, das die Reaktion katalysiert.
Auf diese Weise wird Cellulose abgebaut und ein kleineres Polymer erhalten, das 200 bis 300 Glucoseeinheiten für jede Polymerkette enthält, wobei das Hydroxyl der Cellulose durch Acetatgruppen ersetzt wird.
Das Endergebnis dieser Reaktion ist ein weißes festes Produkt, das die Konsistenz von Pulver, Flocken oder Klumpen haben kann. Daraus können die Fasern hergestellt werden, indem sie durch Poren oder Löcher in einem Medium mit heißer Luft geleitet werden, wobei die Lösungsmittel verdampft werden.
Durch diese komplexen Verfahren werden je nach Acetylierungsgrad verschiedene Arten von Celluloseacetat erhalten.
Da Cellulose Glucose als monomere Struktureinheit aufweist, die 3 OH-Gruppen aufweist, die acetyliert werden können, werden Di-, Tri- oder sogar Butyratacetate erhalten. Diese -OCOCH 3 -Gruppen sind für einige von ihnen verantwortlich seine Eigenschaften.
Eigenschaften
Celluloseacetat hat einen Schmelzpunkt von 306 ° C, eine Dichte im Bereich von 1,27 bis 1,34 und ein ungefähres Molekulargewicht von 1811,699 g / mol.
Es ist in verschiedenen organischen Komponenten wie Aceton, Cyclohexanol, Ethylacetat, Nitropropan und Ethylendichlorid unlöslich.
Von den Produkten, die Celluloseacetat enthalten, werden Flexibilität, Härte, Zugfestigkeit, die nicht von Bakterien oder Mikroorganismen angegriffen werden, und ihre Wasserundurchlässigkeit bewertet.
Die Fasern zeigen jedoch Dimensionsänderungen aufgrund extremer Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, obwohl die Fasern Temperaturen bis zu 80 ° C widerstehen.
Anwendungen
Celluloseacetat findet viele Anwendungen, einschließlich der folgenden:
- Membranen zur Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff, Papier und Pappe. Eine indirekte Wirkung eines chemischen Additivs aus Celluloseacetat wird beschrieben, wenn es in seiner Verpackung mit Lebensmitteln in Kontakt kommt.
- Im Gesundheitsbereich wird es als Membran mit Löchern mit dem Durchmesser von Blutkapillaren verwendet, die in zylindrische Geräte eingebettet sind, die die Funktion einer künstlichen Niere oder eines Hämodialysegeräts erfüllen.
- In der Kunst- und Filmindustrie, wenn sie als Dünnfilme für Kino, Fotografie und Magnetbänder verwendet werden.
- In früheren Zeiten wurde es in der Textilindustrie als Fasern zur Herstellung verschiedener Stoffe wie Rayon, Satin, Acetat und Triacetat verwendet. Während es in Mode war, zeichnete es sich durch niedrige Kosten, Helligkeit und Schönheit der Kleidungsstücke aus.
- In der Automobilindustrie zur Herstellung von Motor- und Fahrwerksteilen für verschiedene Fahrzeugtypen.
- Auf dem Gebiet der Luftfahrt, um die Flügel von Flugzeugen in Kriegszeiten zu bedecken.
- Es ist auch in wissenschaftlichen und Forschungslabors weit verbreitet. Im Allgemeinen wird es bei der Herstellung poröser Filter als Träger für Celluloseacetatmembranen verwendet, um die Elektrophorese oder den osmotischen Austausch durchzuführen.
- Es wird unter anderem zur Herstellung von Zigarettenfilterbehältern, Elektrokabeln, Lacken und Lacken verwendet.
Verweise
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