Struttura chimica dell'acetato di cellulosa, proprietà e usi

il acetato di cellulosa è un composto organico e sintetico che può essere ottenuto allo stato solido come fiocchi, scaglie o polvere bianca. La sua formula molecolare è C₇₆H₁₁₄O₄₉. È fatto dalla materia prima ottenuta dalle piante: la cellulosa, che è un omopolysaccharide.

L'acetato di cellulosa fu prodotto per la prima volta a Parigi, nel 1865, da Paul Schützenberger e Laurent Naudin, dopo l'acetilazione della cellulosa con l'anidride acetica (CH₃CO-O-COCH₃). Hanno così ottenuto uno dei più importanti esteri di cellulosa di tutti i tempi.

Nell'immagine sopra sono mostrati pezzi rossi di lego fatti di acetato di cellulosa. Le sue proprietà, caratteristiche, forme e dimensioni hanno permesso un ampio spettro di applicazioni per questo polimero di origine naturale. Tali applicazioni dipendono dal grado di porosità o acetilazione della cellulosa.

Secondo queste caratteristiche il polimero è destinato alla produzione di materie plastiche per il settore della cinematografia, della fotografia e dell'area tessile, dove ha avuto il suo grande momento di boom.

È utilizzato anche nell'industria automobilistica e aeronautica, oltre ad essere molto utile nei laboratori di chimica e di ricerca in generale.

indice

• 1 struttura chimica
• 2 Ottenimento
• 3 proprietà
• 4 usi
• 5 riferimenti

Struttura chimica

La struttura del triacetato di cellulosa, una delle forme acetilate di questo polimero, è mostrata nell'immagine superiore.

Come viene spiegata questa struttura? È spiegato dalla cellulosa, che consiste di due anelli piranosio di glucosio collegati da legami glicosidici (-R-O-R), tra i carboni 1 (anomici) e 4.

Questi legami glicosidici sono del tipo β 1 -> 4; cioè, sono nello stesso piano dell'anello rispetto al gruppo -CH₂OCOCH₃. Pertanto, il tuo estere acetato mantiene lo stesso scheletro organico.

Cosa succederebbe se i gruppi OH nei 3 atomi di carbonio del triacetato di cellulosa fossero acetilati? Aumenterebbe la tensione sterica (spaziale) nella sua struttura. Questo perché il gruppo -OCOCH₃ "Collide" con gruppi e anelli di glucosio vicini.

Tuttavia, dopo questa reazione si ottiene acetato di cellulosa butirrato, il prodotto ottenuto con il massimo grado di acetilazione e il cui polimero è ancora più flessibile.

La spiegazione di questa flessibilità è l'eliminazione dell'ultimo gruppo OH e, quindi, dei legami idrogeno tra le catene polimeriche.

Infatti, la cellulosa originale è in grado di formare molti legami idrogeno e l'eliminazione di questi è il supporto che spiega i cambiamenti delle sue proprietà fisico-chimiche dopo l'acetilazione.

Pertanto, l'acetilazione si verifica prima nei gruppi OH meno stericamente ostacolati. All'aumentare della concentrazione di anidride acetica, vengono sostituiti più gruppi H.

Di conseguenza, mentre questi gruppi -OCOCH₃ aumentano il peso del polimero, le loro interazioni intermolecolari sono meno forti dei legami idrogeno, "flessibilizzando" e indurendo la cellulosa allo stesso tempo.

ottenendo

La sua fabbricazione è considerata un processo semplice. La cellulosa viene estratta dalla polpa del legno o del cotone, che viene sottoposta a reazioni di idrolisi in diverse condizioni di tempo e temperatura.

La cellulosa reagisce con l'anidride acetica in un mezzo di acido solforico, che catalizza la reazione.

In questo modo la cellulosa viene degradata e si ottiene un polimero più piccolo contenente da 200 a 300 unità di glucosio per catena polimerica, l'idrossile della cellulosa viene sostituito da gruppi acetato.

Il risultato finale di questa reazione è un prodotto solido bianco, che può avere una consistenza in polvere, in scala o in grumi. Da questo le fibre possono essere elaborate, passando attraverso pori o fori in un mezzo con aria calda, evaporando i solventi.

Attraverso questi processi complessi si ottengono vari tipi di acetato di cellulosa, a seconda del grado di acetilazione.

Poiché la cellulosa ha glucosio monomerico strutturale unitario, che ha 3 gruppi OH, che sono quelli che possono essere acetilati, si ottengono acetati di, tri, o anche butirrato.m Questi gruppi -OCOCH₃ Sono responsabili di alcune delle loro proprietà.

proprietà

L'acetato di cellulosa ha un punto di fusione di 306 ° C, una densità che va da 1,27 a 1,34, e ha un peso molecolare approssimativo di 1811,699 g / mol.

È insolubile in diversi componenti organici come acetone, cicloesanolo, etilacetato, nitropropano e dicloruro di etilene.

Prodotti che contengono flessibilità, durezza, resistenza alla trazione in acetato di cellulosa, non devono essere attaccati da batteri o microrganismi e impermeabilità all'acqua.

Tuttavia, le fibre hanno variazioni dimensionali in base a variazioni estreme di temperatura e umidità, anche se le fibre resistono a temperature fino a 80 ° C.

applicazioni

L'acetato di cellulosa trova molti usi, tra cui spiccano i seguenti:

- Membrane per la fabbricazione di oggetti in plastica, carta e cartone.Un effetto indiretto dell'additivo chimico dell'acetato di cellulosa è descritto quando è a contatto con il cibo nella sua confezione.

- Nell'area della salute, è usato come membrane con fori nel diametro dei capillari sanguigni, incorporato in dispositivi cilindrici che svolgono la funzione di un'apparecchiatura di rene artificiale o emodialisi.

- Nell'ambito dell'arte e del cinema, quando usato come film sottile per cinema, fotografia e nastri magnetici.

- In passato veniva utilizzato nell'industria tessile, come fibre per realizzare tessuti diversi come rayon, raso, acetato e triacetato. Mentre era di moda si distingueva per il suo basso costo, per la luminosità e per la bellezza che ha dato ai vestiti.

- Nell'industria automobilistica, per la fabbricazione di parti di motori e telai di diversi tipi di veicoli.

- Nel campo dell'aeronautica, per rivestire le ali degli aerei in tempo di guerra.

- È anche ampiamente usato nei laboratori scientifici e nella ricerca. In generale, viene utilizzato nella produzione di filtri porosi, come supporto per membrane di acetato di cellulosa per eseguire l'elettroforesi o la corsa di scambio osmotico.

- Viene utilizzato nella fabbricazione di contenitori per filtri per sigarette, cavi elettrici, vernici e lacche, tra molti altri usi.

riferimenti

1. Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. e Fischer, K. (2008), Proprietà e applicazioni dell'acetato di cellulosa. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masy.200850210.
2. Enciclopedia Britannica. Nitrato di cellulosa. Estratto il 30 aprile 2018 da: britannica.com
3. Centro nazionale per le informazioni sulle biotecnologie. PubChem. (2018). Estratto il 30 aprile 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Stati Uniti Biblioteca Nazionale di Medicina. Acetato di cellulosa. Estratto il 2 maggio 2018 da: toxnet.nlm.nih.gov
5. IAC internazionale. PROGEL. Estratto il 2 maggio 2018 da: iacinternacional.com.ar
6. Alibaba. (2018). Filtri a membrana Estratto il 2 maggio 2018 da: spanish.alibaba.com
7. Ryan H. (23 marzo 2016). 21 Rosso / rosso brillante. [Figura]. Estratto il 2 maggio 2018 da: flickr.com
8. Mnolf. (4 aprile 2006). Gel per elettroforesi. [Figura]. Estratto il 2 maggio 2018 da: en.wikipedia.org