L' acetato di cellulosa è un composto organico e sintetico che può essere ottenuto in forma solida come fiocchi, fiocchi o polvere bianca. La sua formula molecolare è C 76 H 114 O 49 . È prodotto dalla materia prima ottenuta dalle piante: la cellulosa, che è un omopolisaccaride.
L'acetato di cellulosa fu prodotto per la prima volta a Parigi nel 1865 da Paul Schützenberger e Laurent Naudin, dopo aver acetilato la cellulosa con anidride acetica (CH 3 CO - O - COCH 3 ). Hanno così ottenuto uno dei più importanti esteri di cellulosa di tutti i tempi.
In base a queste caratteristiche il polimero è destinato alla produzione di materie plastiche per il settore della cinematografia, della fotografia e nel settore tessile, dove ha avuto il suo grande boom.
Viene utilizzato anche nell'industria automobilistica e aeronautica, oltre ad essere molto utile nella chimica e nei laboratori di ricerca in genere.
Struttura chimica
L'immagine in alto rappresenta la struttura del triacetato di cellulosa, una delle forme acetilate di questo polimero.
Come viene spiegata questa struttura? È spiegato dalla cellulosa, che consiste di due anelli piranoici di glucosi legati da legami glucosidici (R - O - R), tra i carboni 1 (anomerico) e 4.
Questi legami glicosidici sono del tipo β 1 -> 4; cioè si trovano sullo stesso piano dell'anello rispetto al gruppo -CH 2 OCOCH 3 . Pertanto, il suo estere acetato conserva lo stesso scheletro organico.
Cosa accadrebbe se i gruppi OH ai 3 atomi di carbonio del triacetato di cellulosa fossero acetilati? La tensione sterica (spaziale) nella sua struttura aumenterebbe. Questo perché il gruppo –OCOCH 3 "entrerebbe in collisione" con i gruppi e gli anelli del glucosio vicini.
Tuttavia, dopo questa reazione, si ottiene acetato butirrato di cellulosa, il prodotto ottenuto con il più alto 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 nelle sue proprietà fisico-chimiche dopo l'acetilazione.
Pertanto, l'acetilazione avviene prima sui gruppi OH meno stericamente impediti. All'aumentare della concentrazione di anidride acetica, vengono sostituiti più gruppi H.
Di conseguenza, sebbene questi gruppi -OCOCH 3 aumentino il peso del polimero, le loro interazioni intermolecolari sono meno forti dei legami idrogeno, "flettendo" e indurendo la cellulosa allo stesso tempo.
Ottenere
La sua fabbricazione è considerata un processo semplice. La cellulosa viene estratta dalla polpa di legno o cotone, che subisce reazioni di idrolisi in differenti 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 che contiene da 200 a 300 unità di glucosio per ciascuna catena polimerica, l'idrossile della cellulosa essendo sostituito da gruppi acetato.
Il risultato finale di questa reazione è un prodotto solido bianco, che può avere la consistenza di polvere, fiocchi o grumi. Da questo si possono ricavare le fibre, facendole passare attraverso pori o fori in un mezzo con aria calda, facendo evaporare i solventi.
Attraverso questi complessi processi si ottengono vari tipi di acetato di cellulosa, a seconda del grado di acetilazione.
Poiché la cellulosa ha il glucosio come unità strutturale monomerica - che ha 3 gruppi OH, che sono quelli che possono essere acetilati - si ottengono acetati di, tri o anche butirrato . Questi gruppi -OCOCH 3 sono responsabili di alcuni dei le sue proprietà.
Proprietà
L'acetato di cellulosa ha un punto di fusione di 306 ° C, una densità compresa tra 1,27 e 1,34 e un peso molecolare approssimativo di 1811,699 g / mol.
È insolubile in vari componenti organici come acetone, cicloesanolo, acetato di etile, nitropropano e dicloruro di etilene.
Tra i prodotti contenenti acetato di cellulosa si valorizzano flessibilità, durezza, resistenza alla trazione, non essere attaccati da batteri o microrganismi e la loro impermeabilità all'acqua.
Tuttavia, le fibre presentano variazioni dimensionali in base a variazioni estreme di temperatura e umidità, sebbene le fibre resistano a temperature fino a 80 ° C.
applicazioni
L'acetato di cellulosa trova molti usi, tra cui i seguenti:
- Membrane per la fabbricazione di oggetti in plastica, carta e cartone. Viene descritto un effetto indiretto di un additivo chimico dell'acetato di cellulosa quando è a contatto con il cibo nella sua confezione.
- In ambito sanitario viene utilizzato come membrane con fori del diametro dei capillari sanguigni, annegate in dispositivi cilindrici che svolgono la funzione di rene artificiale o apparecchiatura per emodialisi.
- Nell'industria artistica e cinematografica, quando viene utilizzato come film sottile per il cinema, la fotografia e i nastri magnetici.
- In passato veniva utilizzato nell'industria tessile, come fibra per realizzare diversi tessuti 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 dava ai capi.
- Nell'industria automobilistica, per la produzione di parti di motore e telaio per diversi tipi di veicoli.
- Nel campo dell'aeronautica, per coprire le ali degli aeroplani in tempo di guerra.
- È anche ampiamente utilizzato nei laboratori scientifici e di ricerca. Viene generalmente utilizzato nella fabbricazione di filtri porosi, come supporto per membrane di acetato di cellulosa per eseguire l'elettroforesi o il ciclo di scambio osmotico.
- Viene utilizzato nella produzione di contenitori per filtri di sigarette, cavi elettrici, vernici e lacche, tra molti altri usi.
Riferimenti
- Fischer, S., Thümmler, K., Volkert, B., Hettrich, K., Schmidt, I. e Fischer, K. (2008), Properties and Applications of Cellulose Acetate. Macromol. Symp., 262: 89-96. doi: 10.1002 / masy.200850210.
- Encyclopedia Britannica. Nitrato di cellulosa. Estratto il 30 aprile 2018 da: britannica.com
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. PubChem. (2018). Estratto il 30 aprile 2018 da: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Biblioteca nazionale di medicina degli Stati Uniti. Acetato di cellulosa. Estratto il 2 maggio 2018 da: toxnet.nlm.nih.gov
- IAC International. PROGEL. Estratto il 2 maggio 2018 da: iacinternacional.com.ar
- Alibaba. (2018). Filtri a membrana. Estratto il 2 maggio 2018 da: spanish.alibaba.com
- Ryan H. (23 marzo 2016). 21 Rosso brillante / Rosso .. Estratto il 2 maggio 2018 da: flickr.com
- Mnolf. (4 aprile 2006). Gel per elettroforesi. . Estratto il 2 maggio 2018 da: es.wikipedia.org