เซลลูโลสอะซิเตท: โครงสร้างทางเคมีคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2026

acetate เซลลูโลสเป็นสารประกอบอินทรีย์และสังเคราะห์ที่สามารถหาได้ในที่มั่นคง รูปแบบ เป็นเกล็ดเกล็ดหรือผงสีขาว สูตรโมเลกุลของมันคือ C ₇₆ H ₁₁₄ O 49 ผลิตจากวัตถุดิบที่ได้จากพืช: เซลลูโลสซึ่งเป็นโฮโมพอลิแซ็กคาไรด์

เซลลูโลสอะซิเตทถูกผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกในปารีสในปี พ.ศ. 2408 โดย Paul Schützenbergerและ Laurent Naudin หลังจากเซลลูโลส acetylating ด้วยอะซิติกแอนไฮไดรด์ (CH ₃ CO - O - COCH ₃ ) ดังนั้นพวกเขาจึงได้รับหนึ่งในเซลลูโลสเอสเทอร์ที่สำคัญที่สุดตลอดกาล

จากคุณสมบัติเหล่านี้โพลีเมอร์ถูกกำหนดให้ใช้ในการผลิตพลาสติกสำหรับสาขาภาพยนตร์การถ่ายภาพและในพื้นที่สิ่งทอซึ่งมีการเติบโตอย่างมาก

มันถูกใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และการบินรวมทั้งมีประโยชน์อย่างมากในห้องปฏิบัติการเคมีและห้องปฏิบัติการวิจัยโดยทั่วไป

โครงสร้างทางเคมี

ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างของเซลลูโลสไตรอะซิเตทซึ่งเป็นหนึ่งในรูปแบบอะซิติลของพอลิเมอร์นี้

โครงสร้างนี้อธิบายอย่างไร? อธิบายได้จากเซลลูโลสซึ่งประกอบด้วยวงแหวน pyranous สองวงของกลูโคสที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะกลูโคซิดิก (R - O - R) ระหว่างคาร์บอน 1 (อะโนเมอริก) และ 4

พันธะไกลโคซิดิกเหล่านี้อยู่ในประเภทβ 1 -> 4; นั่นคือพวกเขาจะอยู่ในระนาบเดียวกันของแหวนที่เกี่ยวกับกลุ่ม -CH ₂ OCOCH 3 ดังนั้นอะซิเตตเอสเทอร์ของมันจึงยังคงมีโครงกระดูกอินทรีย์เหมือนเดิม

จะเกิดอะไรขึ้นถ้ากลุ่ม OH ที่ 3 คาร์บอนของเซลลูโลสไตรอะซิเตตถูกอะซิติล ความตึงเครียด (เชิงพื้นที่) ในโครงสร้างจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากกลุ่ม –OCOCH ₃จะ "ชน" กับกลุ่มและวงแหวนกลูโคสที่อยู่ใกล้เคียง

อย่างไรก็ตามหลังจากเกิดปฏิกิริยานี้จะได้รับเซลลูโลสอะซิเตตบิวทิเรตซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับอะซิทิเลชันในระดับสูงสุดและโพลีเมอร์มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

คำอธิบายสำหรับความยืดหยุ่นนี้คือการกำจัดหมู่ OH สุดท้ายและดังนั้นพันธะไฮโดรเจนระหว่างโซ่พอลิเมอร์

ในความเป็นจริงเซลลูโลสดั้งเดิมสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนจำนวนมากและการกำจัดสิ่งเหล่านี้เป็นการสนับสนุนที่อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของมันหลังจากอะซิทิเลชัน

ดังนั้น acetylation จะเกิดขึ้นก่อนในกลุ่ม OH ที่มีการขัดขวางการฆ่าเชื้อน้อยกว่า เมื่อความเข้มข้นของอะซิติกแอนไฮไดรด์เพิ่มขึ้นกลุ่ม H มากขึ้นจะถูกแทนที่

เป็นผลให้แม้ว่ากลุ่ม -OCOCH ₃เหล่านี้จะเพิ่มน้ำหนักของโพลีเมอร์ แต่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของพวกมันก็มีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะไฮโดรเจน "งอ" และทำให้เซลลูโลสแข็งตัวในเวลาเดียวกัน

การได้รับ

การผลิตถือเป็นกระบวนการง่ายๆ เซลลูโลสสกัดจากเยื่อไม้หรือฝ้ายซึ่งต้องทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสภายใต้เงื่อนไขของเวลาและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

เซลลูโลสทำปฏิกิริยากับอะซิติกแอนไฮไดรด์ในกรดซัลฟิวริกซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ด้วยวิธีนี้เซลลูโลสจะถูกย่อยสลายและได้โพลีเมอร์ขนาดเล็กที่มีหน่วยกลูโคส 200 ถึง 300 หน่วยสำหรับแต่ละห่วงโซ่พอลิเมอร์ไฮดรอกซิลของเซลลูโลสถูกแทนที่ด้วยกลุ่มอะซิเตท

ผลลัพธ์สุดท้ายของปฏิกิริยานี้คือผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งสีขาวซึ่งอาจมีความสม่ำเสมอของผงเกล็ดหรือก้อน จากสิ่งนี้สามารถสร้างเส้นใยได้โดยส่งผ่านรูพรุนหรือรูในตัวกลางที่มีอากาศร้อนทำให้ตัวทำละลายระเหย

ผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนเหล่านี้จะได้รับเซลลูโลสอะซิเตทหลายประเภทขึ้นอยู่กับระดับของอะซิทิเลชัน

เนื่องจากเซลลูโลสมีกลูโคสเป็นหน่วยโครงสร้างโมโนเมอริกซึ่งมีกลุ่ม OH 3 กลุ่มซึ่งเป็นกลุ่มที่สามารถได้รับ acetylated-, di, tri หรือแม้แต่ butyrate acetates กลุ่ม -OCOCH ₃เหล่านี้มีหน้าที่ในบางส่วนของ คุณสมบัติของมัน

คุณสมบัติ

เซลลูโลสอะซิเตทมีจุดหลอมเหลว 306 ° C ความหนาแน่นอยู่ระหว่าง 1.27 ถึง 1.34 และมีน้ำหนักโมเลกุลโดยประมาณ 1811.699 กรัม / โมล

ไม่ละลายในส่วนประกอบอินทรีย์ต่างๆเช่นอะซิโตนไซโคลเฮกซานอลเอทิลอะซิเตทไนโตรโพรเพนและเอทิลีนไดคลอไรด์

ผลิตภัณฑ์ที่มีเซลลูโลสอะซิเตตมีมูลค่าความยืดหยุ่นความแข็งความต้านทานต่อแรงดึงไม่ถูกแบคทีเรียหรือจุลินทรีย์ทำร้ายและไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้

อย่างไรก็ตามเส้นใยมีการเปลี่ยนแปลงมิติตามความแปรปรวนของอุณหภูมิและความชื้นแม้ว่าเส้นใยจะต้านทานอุณหภูมิได้สูงถึง 80 ° C

การประยุกต์ใช้งาน

เซลลูโลสอะซิเตทพบประโยชน์มากมายรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

- เมมเบรนสำหรับผลิตพลาสติกกระดาษและกระดาษแข็ง มีการอธิบายผลทางอ้อมของสารเติมแต่งทางเคมีของเซลลูโลสอะซิเตทเมื่อสัมผัสกับอาหารในบรรจุภัณฑ์

- ในพื้นที่สุขภาพใช้เป็นเยื่อที่มีรูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดฝอยที่ฝังอยู่ในอุปกรณ์ทรงกระบอกที่ทำหน้าที่ของไตเทียมหรือเครื่องไตเทียม

- ในอุตสาหกรรมศิลปะและภาพยนตร์เมื่อใช้เป็นฟิล์มบางสำหรับโรงภาพยนตร์การถ่ายภาพและเทปแม่เหล็ก

- ในอดีตเคยถูกใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอเป็นเส้นใยเพื่อทำผ้าต่างๆเช่นเรยอนซาตินอะซิเตทและไตรอะซิเตท ในขณะที่มันเป็นแฟชั่น แต่มันก็โดดเด่นในเรื่องของราคาถูกสำหรับความสว่างและความสวยงามที่มอบให้กับเสื้อผ้า

- ในอุตสาหกรรมรถยนต์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์และแชสซีสำหรับยานพาหนะประเภทต่างๆ

- ในสาขาวิชาการบินเพื่อปิดปีกเครื่องบินในยามสงคราม

- นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์และการวิจัย โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตตัวกรองที่มีรูพรุนเพื่อรองรับเยื่อเซลลูโลสอะซิเตทเพื่อทำการแลกเปลี่ยนอิเล็กโทรโฟรีซิสหรือออสโมติก

- ใช้ในการผลิตภาชนะกรองบุหรี่สายไฟฟ้าวาร์นิชและแลคเกอร์และอื่น ๆ อีกมากมาย

อ้างอิง

1. Fischer, S. , Thümmler, K. , Volkert, B. , Hettrich, K. , Schmidt, I. และ Fischer, K. (2008), คุณสมบัติและการประยุกต์ใช้ Cellulose Acetate Macromol Symp., 262: 89-96 ดอย: 10.1002 / masy.200850210.
2. สารานุกรมบริแทนนิกา. เซลลูโลสไนเตรต สืบค้นเมื่อ 30 เมษายน 2561 จาก: britannica.com
3. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ PubChem (2018) สืบค้นเมื่อ 30 เมษายน 2561 จาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. หอสมุดแพทยศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา เซลลูโลสอะซิเตต สืบค้นเมื่อ 2 พฤษภาคม 2561 จาก: toxnet.nlm.nih.gov
5. IAC International PROGEL สืบค้นเมื่อ 2 พฤษภาคม 2561 จาก: iacinternacional.com.ar
6. อาลีบาบา (2018) ตัวกรองเมมเบรน สืบค้นเมื่อ 02 พฤษภาคม 2561 จาก: spanish.alibaba.com
7. Ryan H. (23 มีนาคม 2559). 21 แดงสด / แดง .. สืบค้นเมื่อ 2 พฤษภาคม 2561 จาก: flickr.com
8. Mnolf (4 เมษายน 2549). เจล Electrophoresis . สืบค้นเมื่อ 02 พฤษภาคม 2561 จาก: es.wikipedia.org