خلات السليلوز: التركيب الكيميائي ، الخواص والاستخدامات
خلات السليلوز عبارة عن مركب عضوي وصناعي يمكن الحصول عليه في الحالة الصلبة مثل رقائق أو رقائق أو مسحوق أبيض. الصيغة الجزيئية هي C 76 H 114 O 49 . وهي مصنوعة من المواد الخام التي تم الحصول عليها من النباتات: السليلوز ، وهو عديد السكاريد المتماثل.
تم تصنيع أسيتات السليلوز لأول مرة في باريس ، في عام 1865 بواسطة Paul Schützenberger و Laurent Naudin ، بعد أسيتيل السليلوز مع أنهيدريد الخل (CH 3 CO-O-COCH 3 ). لقد حصلوا على واحد من أهم استرات السليلوز في كل العصور.
وفقًا لهذه الخصائص ، يتجه البوليمر إلى تصنيع المواد البلاستيكية في مجال التصوير السينمائي والتصوير الفوتوغرافي وفي منطقة النسيج ، حيث كانت تتمتع بلحظة ازدهار كبيرة.
يتم استخدامه حتى في صناعة السيارات والطيران ، كما أنه مفيد للغاية في مختبرات الكيمياء والأبحاث بشكل عام.
التركيب الكيميائي
يظهر هيكل السليلوز ثلاثي الأسيتات ، أحد الأشكال الخلوية لهذا البوليمر ، في الصورة العليا.
كيف يتم تفسير هذا الهيكل؟ يتم تفسيره من السليلوز ، الذي يتكون من حلقتين من البرانوز للجلوكوز مرتبطان بروابط جليكوسيدية (R-O-R) ، بين كربونات 1 (شاذة) و 4.
هذه الروابط glycosidic هي من النوع β 1 -> 4؛ أي أنهم في نفس الطائرة مثل الحلقة فيما يتعلق بالمجموعة -CH 2 OCOCH 3 . لذلك ، يحتفظ إستر خلاتك بنفس الهيكل العظمي العضوي.
ماذا سيحدث إذا كانت أسيتيلات مجموعات OH الموجودة في 3 كربون من السليلوز ثلاثي الأسيتيل؟ سيزيد من التوتر (المكاني) الجامد في تركيبته. وذلك لأن المجموعة -OCOCH 3 "ستتحطم" مع مجموعات الجلوكوز والحلقات المجاورة.
ومع ذلك ، بعد الحصول على زبدلة خلات السليلوز التفاعلي ، يتم الحصول على المنتج بأعلى درجة من الأسيتيل والذي يكون بوليمره أكثر مرونة.
التفسير لهذه المرونة هو إزالة آخر مجموعة OH ، وبالتالي ، من روابط الهيدروجين بين سلاسل البوليمر.
في الواقع ، فإن السليلوز الأصلي قادر على تكوين العديد من روابط الهيدروجين ، والقضاء عليها هو الدعم الذي يفسر التغيرات في خواصه الفيزيائية والكيميائية بعد أستلة.
وهكذا ، يحدث الأسيتيل أولاً في مجموعات OH الأقل عائقًا. كما يزيد تركيز أنهيدريد الخل ، يتم استبدال المزيد من مجموعات H.
نتيجة لذلك ، في حين أن هذه المجموعات -OOCCH 3 تزيد من وزن البوليمر ، فإن تفاعلاتها بين الجزيئات أقل قوة من روابط الهيدروجين و "الثني" وتصلب السليلوز في نفس الوقت.
الحصول على
ويعتبر تصنيعها عملية بسيطة. يتم استخراج السليلوز من عجينة الخشب أو القطن ، والتي تتعرض لتفاعلات التحلل المائي في ظل ظروف مختلفة من الوقت ودرجة الحرارة.
يتفاعل السليلوز مع أنهيدريد الخل في وسط حامض الكبريتيك ، مما يحفز التفاعل.
وبهذه الطريقة يتحلل السليلوز ويتم الحصول على بوليمر أصغر يحتوي على 200 إلى 300 وحدة من الجلوكوز لكل سلسلة بوليمر ، ويتم استبدال هيدروكسيل السليلوز بمجموعات خلات.
والنتيجة النهائية لهذا التفاعل هي منتج صلب أبيض ، والذي قد يكون له اتساق مساحيق أو مسحوق أو كتلة. ومن هذا المنطلق ، يمكن تطوير الألياف عندما تمر عبر المسام أو الثقوب في وسط بهواء ساخن ، وتبخر المذيبات.
عن طريق هذه العمليات المعقدة ، يتم الحصول على أنواع مختلفة من خلات السليلوز ، وهذا يتوقف على درجة أستيل.
لأن السليلوز يحتوي على وحدة هيكلية أحادية الجلوكوز ، والتي تحتوي على 3 مجموعات OH ، والتي يمكن الحصول عليها من الأسيتيل ، يتم الحصول على الأسيتات أو ثلاثي أو حتى الزبد ، وهذه المجموعات -OCOCH 3 هي المسؤولة عن بعض من خصائصه
خصائص
تحتوي أسيتات السليلوز على درجة انصهار تبلغ 306 درجة مئوية ، وتتراوح كثافتها من 1.27 إلى 1.34 ، ويبلغ وزنها الجزيئي التقريبي 1811.699 جم / مول.
إنه غير قابل للذوبان في العديد من المكونات العضوية مثل الأسيتون ، سيكلوهكسانول ، إيثيل الأسيتات ، النيتروبانيين وثاني كلوريد الإيثيلين.
المنتجات التي تحتوي على مرونة خلات السليلوز قيمة ، صلابة ، قوة الشد ، لا تتعرض للهجوم من قبل البكتيريا أو الكائنات الحية الدقيقة وعدم نفاذية في الماء.
ومع ذلك ، فإن الألياف لها تغيرات في الأبعاد وفقًا للتغيرات الشديدة في درجة الحرارة والرطوبة ، على الرغم من أن الألياف تقاوم درجات الحرارة حتى 80 درجة مئوية.
تطبيقات
يجد خلات السليلوز العديد من الاستخدامات ، من بينها ما يلي:
- أغشية لصناعة الأشياء البلاستيكية والورقية والكرتونية. يوصف التأثير غير المباشر للمضافات الكيميائية لخلات السليلوز عندما يكون على اتصال مع الطعام الموجود في عبواته.
- في مجال الصحة ، يتم استخدامه كأغشية ذات ثقوب في قطر الشعيرات الدموية ، المضمنة في الأجهزة الأسطوانية التي تؤدي وظيفة جهاز الكلى أو غسيل الكلى الاصطناعي.
- ضمن صناعة الفن والسينما ، عند استخدامها كأفلام رقيقة للأفلام والتصوير والأشرطة المغناطيسية.
- في الماضي ، كان يستخدم في صناعة النسيج ، كألياف لصناعة الأقمشة المختلفة مثل الحرير الصناعي ، والساتان ، والأسيتات وثلاثي الأسيتات. بينما كانت في الموضة ، فقد برزت بسبب تكلفتها المنخفضة والسطوع والجمال الذي أعطته للملابس.
- في صناعة السيارات ، لتصنيع أجزاء من المحركات وهيكل أنواع مختلفة من المركبات.
- في مجال الملاحة الجوية ، لطلاء أجنحة الطائرات في أوقات الحرب.
- يستخدم على نطاق واسع في المختبرات والأبحاث العلمية. بشكل عام ، يتم استخدامه في صناعة المرشحات التي يسهل اختراقها ، كدعم لأغشية خلات السليلوز لتنفيذ عملية التبادل الكهربائي أو التناضح.
- يستخدم في صناعة عبوات فلتر السجائر والكابلات الكهربائية والورنيش واللك ، من بين العديد من الاستخدامات الأخرى.
