Acetát celulózy

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 29. září 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Acetát celulózy (acetát celulózy) - Estery celulózy a kyseliny octové .

Fyzikální vlastnosti

Acetylcelulóza je bílá amorfní hmota; hustota je asi 1300 kg/m³. Při zahřátí na 190–210 °C se barva látky mění. Při 230 °C se začne rozkládat.

Chemické vlastnosti

Alkálie a minerální kyseliny postupně zmýdelňují acetát celulózy.

Získání

Acetát celulózy se získává esterifikací celulózy kyselinou octovou :

nebo působením acetanhydridu na celulózu.

Surovinou pro výrobu acetátu celulózy je bavlna nebo dřevitá buničina. Acetylcelulóza má vysokou světelnou odolnost a nehořlavost. Používá se k výrobě fotografických a filmových podkladů, acetátových vláken , plastů , laků atd.

Sekundární acetát se získá jako výsledek částečné hydrolýzy triacetátu. Obsahuje až 55 % vázané kyseliny octové. Rozpouští se také v acetonu , směsi acetonu a alkoholu, ethylacetátu , dioxanu a dalších organických rozpouštědlech.

Historie získání a uplatnění

Acetát celulózy poprvé získal v laboratoři anglický chemik Charles Frederick Cross v roce 1894. Všiml si, že acetát celulózy má podobné vlastnosti jako nitrocelulóza , ale není hořlavý. Pro nový materiál však nebylo možné okamžitě najít uplatnění kvůli vysokým nákladům na výrobu. V roce 1909 dostal Arthur Eichengrün cellon, který byl svými vlastnostmi podobný celuloidu . Cellon měl výhodu požární bezpečnosti a našel využití ve filmové produkci. Později byl vynalezen způsob získávání acetátu celulózy ze dřeva. Tento způsob se ukázal být výrazně levnější než dříve používaný způsob získávání z vaty. Acetát celulózy se také používal k výrobě laků používaných k potahování kovových povrchů letadel a jako izolační materiál. Používal se také k výrobě nepromokavých látek, umělé kůže atd.

Aplikace

Triacetát celulózy neboli triacetylcelulóza je hlavní látkou při výrobě fotografických a filmových substrátů od roku 1952 . Po nějakou dobu se stejný materiál používal jako základ pro magnetické pásky . V moderních filmech je triacetát celulózy nahrazen nesmrštitelným polyesterovým podkladem. Běžně označovaný jako primární acetát , obsahuje 62,5 % vázané kyseliny octové . Rozpustný v kyselině octové, methylenchloridu , chloroformu , dichlorethanu , anilinu , pyridinu .

Plasty na bázi acetátu celulózy (etroly) se používají k výrobě odolných plastů . Etroly se používají při výrobě potrubí pro čerpání zemního plynu , dílů pro automobily, letadla, lodě (volanty, přístrojové desky, madla, područky), telefony, rozhlasové a televizní přijímače, lékařské nástroje, brýlové obruby, hračky, míčky na stolní tenis , galanterie a papírnictví, plektra pro strunné drnkací hudební nástroje atd.; průhledné listy etrolů - ochranné a průhledové clony např. při práci s radioaktivními a snadno výbušnými sloučeninami. Produkty od etrols jsou vhodné pro práci v extrémních podmínkách Arktidy a tropů.

Donedávna bylo použití acetátu celulózy pro výrobu umělého hedvábí poměrně omezené , ale právě zde lze v blízké budoucnosti očekávat výrazný rozvoj jeho použití, a to díky výraznému snížení ceny acetátu celulózy, jakož i jako odstranění obtíží při barvení takového umělého hedvábí objevením speciálních barev vhodných pro tento účel. Při výrobě acetátu celulózy z buničiny lze dokonce uvažovat o konkurenci umělých hedvábných tkanin s bavlněnými.

V roce 2005 se objevil vynález na bázi acetátu celulózy, který se týká oblasti pancéřových náplní pevných raketových paliv , konkrétně vývoje termoplastických nízkokouřových obrněných vozidel. Termoplastická nízkokouřová pancéřová směs na bázi acetylcelulózy obsahuje acetylcelulózu, acetyltriethylcitrát, β-(2,4-dinitrofenoxy) ethanol a plnivo. Jako plnivo byl použit uhličitan vápenatý a složky pancéřové kompozice byly odebírány v následujícím poměru (% hmotn.): acetyltriethylcitrát 25-36, β-(2,4-dinitrofenoxy)ethanol 2,0, uhličitan vápenatý 30-50, zbytek acetát celulózy. ÚČINEK: vynález umožňuje zvýšit tepelnou odolnost pancéřové kompozice při zachování nízké úrovně schopnosti generovat kouř.

Acetát celulózy je účinné pojivo používané při výrobě tablet. Nerozpustnost ve vodě však omezuje jeho použití. V tomto ohledu představuje použití sekundární acetylcelulózy velké příležitosti. Sekundární acetát celulózy lze použít jako nosný polymer pro léky, aby se prodloužil jejich účinek. Sekundární acetát celulózy se získává jako produkt částečné saponifikace triacetátu celulózy. Sekundární acetát celulózy obsahuje více volných hydrofilních skupin a vyznačuje se vyšší hydrofilitou a větší schopností vytvářet různé mezimolekulární vazby s dalšími složkami. Vodné roztoky sekundárního acetátu celulózy v koncentraci 5-7% mají formu elastického gelu, který se snadno ředí vodou. Roztoky sekundárního acetátu celulózy jsou fyziologicky indiferentní, mají neutrální reakci, bez zápachu a chuti, stabilní 20-30 dní. Sekundární acetylcelulóza z ní umožňuje tvorbu ve vodě rozpustných vláken, která mají nízkou pevnost. Změnou stupně acetylace sekundární acetylcelulózy je možné včas dosáhnout požadované rozpustnosti šicího nebo ucpávkového materiálu. Na bázi vláken ze sekundární acetylcelulózy se považuje za účelné vyrábět baktericidní ucpávkové materiály lisováním ze směsi s léčivými látkami nebo přímou chemickou přísadou těchto látek. Aby byly chráněny před atmosférickými vlivy, zejména před vlhkostí, jsou tablety potaženy (filmy), které se rozpouštějí vlivem kyselin a enzymů žaludeční šťávy. Takové fólie (tloušťka 0,06-0,1 mm) celkem spolehlivě odolávají vlhkosti a zároveň zajišťují jejich rozpad v žaludku během 10-20 minut. Mezi takové filmotvorné látky patří acetát celulózy a některé další látky na bázi celulózy (diethyl a benzylaminomethylcelulóza, alkylderiváty aminoacetylcelulózy atd.). Tablety jsou potaženy roztoky těchto látek v organických rozpouštědlech - ethyl nebo isopropylalkohol nebo aceton.

Dnes je acetát celulózy jedním z nesporných lídrů mezi materiály používanými pro výrobu obrouček i slunečních brýlí. Rámy vyrobené z acetátu celulózy zaujímají podle různých odhadů asi 70 % trhu s plastovými rámy. Obecně na trhu dominují frézované rámy, protože umožňují použití větší rozmanitosti tvarů a barev. Značné oblibě se těší laminované "vícevrstvé" modely, které využívají vícebarevné vrstvy acetátu celulózy, jejichž plastické vlastnosti umožňují snadno vyrobit takové "sendviče" bez obav z oddělení vrstev. Mnoho kolekcí obrub z acetátu celulózy, které vyrábí firmy jako Alain Mikli, Face a Face, Morel, Lafont, Prodesign Denmark, Lunettes Beausoleil, Brenda, patří do vysoké cenové kategorie obrub. K jejich výrobě je zapotřebí až 50 operací, z nichž mnohé nelze provést bez použití ruční práce. V současnosti se pro elektroforézu používají filmy z acetátu celulózy . Mají homogenní mikroporézní strukturu, připomínající mikroskopickou houbu, se středním průměrem pórů několik mikronů. V nich je pozorována mnohem méně výrazná expanze zón než na filtračním papíru, který se vyznačuje velmi heterogenní rozvětvenou strukturou. Filmy z acetátu celulózy mají vysokou čistotu. Chybí v nich hemicelulózy a ligniny, těžké kovy se vyskytují jen v zanedbatelném množství. Filmy z acetátu celulózy mají mnohem nižší adsorpční kapacitu pro proteiny než papír, takže netvoří „ocásky“, které jsou pozorovány při elektroforéze na filtračním papíru. Pozadí se po barvení ukáže jako bezbarvé a zřetelně se na něm objevují oddělené pruhy. Tyto výhody umožňují využít elektroforézu na filmech z acetátu celulózy pro (studium extrémně malých množství látek, a provedení experimentu zabere méně času. Navíc acetát celulózy je médium vhodné pro imunodifuzi, a proto filmy z něj lze použít pro imunoelektroforézu Zpočátku byly filmy z acetátu celulózy určeny k filtraci a Kohn je poprvé doporučil jako podpůrné médium pro elektroforézu v roce 1957. Od té doby našly široké uplatnění. Fólie z acetátu celulózy jsou poněkud dražší než filtrační papír, který v mnoha případech znemožňuje jejich použití při elektroforéze místo papíru. Tato metoda je užitečná pro separaci malých množství látek, zvláště uvážíme-li, že má také vyšší rozlišení a vyžaduje méně času. V 60. letech průmysl vyrobil několik typy mikroelektronických nástrojů. elektroforéza na acetátu celulózy. Současně bylo navrženo modifikované nosné médium - želatinovaný acetát celulózy, nazývaný cellogel (Ce'llogel). Na rozdíl od běžných fólií z acetátu celulózy se cellogel dodává vlhký a musí být až do použití skladován ve 30% methanolu.

Výsledkem acetylace celulózy je obvykle produkt s úplným nahrazením všech tří hydroxylů acetátovými skupinami, tj. triacetát celulózy. Triacetát celulózy je rozpustný pouze v drahých nebo toxických rozpouštědlech, jako je chloroform nebo tetrachlorethan, což mu na nějakou dobu bránilo v šíření. Mírná kyselá hydrolýza pak produkovala acetát celulózy (diacetát celulózy ) rozpustný v acetonu. Hydrolýza se provádí tak dlouho, dokud není alespoň jedna acetátová skupina opět nahrazena hydroxylem. Vlastnosti diacetátu celulózy se liší v závislosti na stupni acetylace, množství a typu použitého změkčovadla, ale obecně se jedná o tvrdý, trvanlivý materiál s dobrými elektrickými vlastnostmi za sucha, kombinující dobré izolační vlastnosti s odolností proti oblouku a korozi. Diacetát se osvědčil při výrobě diacetátových filmů.

Diacetátové fólie jsou velmi citlivé na absorpci vlhkosti, a proto se při změně vlhkosti neliší v rozměrové stabilitě. Mají vysokou průhlednost a dobrý lesk, pevnost proti roztržení za sucha. Dobře přijímají tisk; používají se jako vnější vrstva vícevrstvých laminátů jako povlak odolný proti opotřebení. Povinná přítomnost změkčovadel vyžaduje opatrnost při výběru značky pro balení potravin.

Fólie při zahřátí měknou, ale nelze je svařit, proto se fólie spojují lepením. Mohou být také potaženy tepelně svařitelnou směsí. Propustnost fólií jak pro plyny, tak pro vodní páru je vysoká. Zředěné kyseliny a zásady mají malý vliv na filmy, zatímco silné kyseliny a zásady způsobují rozklad. Diacetát je rozpustný v acetonu a směsi acetonu s vodou v poměru 80:20, nerozpustný v methylenchloridu, zatímco triacetát se chová přesně opačně. Tenké fólie lze snadno řezat, formovat, skládat.

Diacetátové fólie se používají v mnoha oblastech, zejména pro balení. Používají se také k zasklívání skleníků, pařenišť, kurníků, protože jsou propustné pro UV záření (prostup UV paprsků přes film 250 mikronů - 85%, viditelné světlo - 93%). Někdy se fólie vyztužují umístěním bavlny nebo drátěného pletiva mezi dvě vrstvy fólie a jejich následným lisováním za tepla nebo průchodem výztuže roztokem acetátu celulózy používaného k zavlažování.

Triacetát celulózy. Triacetátové fólie absorbují méně vlhkosti a jsou tvarově stabilnější. Jsou méně propustné pro plyny a páry. Jak bylo uvedeno výše, jsou rozpustné v methylenchloridu a nerozpustné ve směsi acetonu a vody v poměru 80:20.

Triacetátové filmy se používají hlavně jako filmové nebo rentgenové filmy. Některé společnosti používají triacetát celulózy k výrobě vysoce pevných, nerozbitných čoček slunečních brýlí.

Poznámky

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie