Celluloseacetat chemische Struktur, Eigenschaften und Anwendungen

Die Celluloseacetat ist eine organische und synthetische Verbindung, die im festen Zustand als Flocken, Flocken oder weißes Pulver erhalten werden kann. Seine Molekularformel ist C₇₆H₁₁₄O₄₉. Es wird aus dem Rohstoff der Pflanzen gewonnen: Cellulose, die ein Homopolysaccharid ist.

Celluloseacetat wurde erstmals im Jahr 1865 von Paul Schützenberger und Laurent Naudin in Paris hergestellt, nachdem Cellulose mit Acetanhydrid (CH₃CO-O-COCH₃). Sie erhielten somit einen der wichtigsten Celluloseester aller Zeiten.

Im Bild oben sind rote Legosteine ​​aus Celluloseacetat abgebildet. Seine Eigenschaften, Eigenschaften, Formen und Größen haben ein breites Spektrum von Anwendungen für dieses Polymer natürlichen Ursprungs ermöglicht. Solche Anwendungen hängen vom Grad der Porosität oder Acetylierung von Cellulose ab.

Nach diesen Eigenschaften ist das Polymer für die Herstellung von Kunststoffen für die Bereiche Kinematographie, Fotografie und Textil bestimmt, wo es einen großen Boom erlebte.

Es wird sogar in der Automobil- und Luftfahrtindustrie verwendet, und es ist sehr nützlich in Chemie- und Forschungslaboratorien im Allgemeinen.

Index

• 1 Chemische Struktur
• 2 Erhalten
• 3 Eigenschaften
• 4 Verwendet
• 5 Referenzen

Chemische Struktur

Die Struktur des Cellulosetriacetats, eine der acetylierten Formen dieses Polymers, ist in der oberen Abbildung gezeigt.

Wie wird diese Struktur erklärt? Es wird aus Cellulose erklärt, die aus zwei Pyranoseringen von Glucose besteht, die durch glykosidische Bindungen (-R-O-R), zwischen Kohlenstoffen 1 (Anomerie) und 4 verbunden sind.

Diese glycosidischen Bindungen sind vom β 1 -> 4 Typ; das heißt, sie sind in der gleichen Ebene des Rings in Bezug auf die Gruppe -CH₂OCOCH₃. Daher behält Ihr Acetatester das gleiche organische Gerüst.

Was würde passieren, wenn die OH-Gruppen in den 3 Kohlenstoffatomen des Cellulosetriacetats acetyliert würden? Es würde die sterische (räumliche) Spannung in seiner Struktur erhöhen. Dies liegt daran, dass die Gruppe -OCOCH₃ "Kollidieren" mit benachbarten Glukosegruppen und Ringen.

Nach dieser Reaktion wird jedoch Celluloseacetatbutyrat erhalten, das Produkt, das mit dem höchsten Acetylierungsgrad erhalten wird 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.

In der Tat ist die ursprüngliche Cellulose in der Lage, viele Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, und die Eliminierung von diesen ist der Träger, der die Änderungen seiner physikochemischen Eigenschaften nach der Acetylierung erklärt.

Somit tritt die Acetylierung zuerst in den weniger sterisch gehinderten OH-Gruppen auf. Wenn die Konzentration von Essigsäureanhydrid ansteigt, werden mehr H-Gruppen ersetzt.

Als Folge davon sind diese Gruppen -OCOCH₃ sie erhöhen das Gewicht des Polymers, ihre intermolekularen Wechselwirkungen sind weniger stark als die Wasserstoffbindungen, "flexibilisieren" und härten gleichzeitig die Cellulose aus.

Erhalten

Seine Herstellung gilt als ein einfacher Prozess. Cellulose wird aus der Pulpe des Holzes oder der Baumwolle extrahiert, die Hydrolysereaktionen unter verschiedenen Zeit- und Temperaturbedingungen ausgesetzt ist.

Die Cellulose reagiert mit dem Essigsäureanhydrid in einem schwefelsauren Medium, das die Reaktion katalysiert.

Auf diese Weise wird die Cellulose abgebaut und ein kleineres Polymer, das 200 bis 300 Glucoseeinheiten pro Polymerkette enthält, wird erhalten, wobei die Hydroxylgruppe der Cellulose durch Acetatgruppen ersetzt wird.

Das Endergebnis dieser Reaktion ist ein weißes festes Produkt, das eine Pulver-, Zunder- oder Stückkonsistenz aufweisen kann. Daraus können die Fasern herausgearbeitet werden, wenn sie durch Poren oder Löcher in einem Medium mit heißer Luft geführt werden und die Lösungsmittel verdampfen.

Durch diese komplexen Prozesse werden in Abhängigkeit vom Acetylierungsgrad verschiedene Arten von Celluloseacetat erhalten.

Da Cellulose eine monomere Struktureinheit Glucose mit 3 OH-Gruppen aufweist, die acetyliert werden können, werden Di-, Tri- oder sogar Butyratacetate erhalten. Diese Gruppen -OOCCH₃ Sie sind für einige ihrer Eigenschaften verantwortlich.

Eigenschaften

Das Celluloseacetat hat einen Schmelzpunkt von 306ºC, eine Dichte im Bereich von 1,27 bis 1,34 und hat ein ungefähres Molekulargewicht von 1811,699 g / mol.

Es ist unlöslich in verschiedenen organischen Komponenten wie Aceton, Cyclohexanol, Ethylacetat, Nitropropan und Ethylendichlorid.

Produkte, die Celluloseacetat enthalten, bewerten die Flexibilität, die Härte, die Zugfestigkeit, um von Bakterien oder Mikroorganismen nicht angegriffen zu werden, und die Wasserundurchlässigkeit.

Die Fasern weisen jedoch Dimensionsveränderungen aufgrund extremer Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen auf, obwohl die Fasern Temperaturen bis zu 80 ° C widerstehen.

Verwendet

Celluloseacetat findet viele Anwendungen, unter denen sich die folgenden herausstellen:

- Membranen für die Herstellung von Gegenständen aus Kunststoff, Papier und Pappe.Ein indirekter Effekt des chemischen Zusatzes von Celluloseacetat wird beschrieben, wenn es in Kontakt mit Lebensmitteln in seiner Verpackung kommt.

- Im Bereich der Gesundheit wird es als Membranen mit Löchern im Durchmesser von Blutkapillaren verwendet, die in zylindrische Vorrichtungen eingebettet sind, die die Funktion einer künstlichen Niere oder eines Hämodialysegeräts erfüllen.

- innerhalb der Kunst- und Filmindustrie, wenn sie als dünne Filme für Kino, Fotografie und Magnetbänder verwendet werden.

- In der Vergangenheit wurde es in der Textilindustrie als Fasern verwendet, um verschiedene Stoffe wie Rayon, Satin, Acetat und Triacetat herzustellen. Während es in Mode war, zeichnete es sich durch seine niedrigen Kosten aus, für die Helligkeit und für die Schönheit, die es der Kleidung gab.

- In der Automobilindustrie, für die Herstellung von Teilen von Motoren und Fahrgestellen verschiedener Arten von Fahrzeugen.

- Im Bereich der Luftfahrt, um die Flügel von Flugzeugen in Kriegszeiten zu beschichten.

- Es ist auch in wissenschaftlichen Labors und Forschung weit verbreitet. Im allgemeinen wird es bei der Herstellung von porösen Filtern als Träger für Celluloseacetatmembranen zur Durchführung der Elektrophorese oder des osmotischen Austauschlaufs verwendet.

- Es wird unter anderem bei der Herstellung von Zigarettenfilterbehältern, elektrischen Kabeln, Lacken und Lacken verwendet.

Referenzen

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