Acetato de celulose: estrutura química, propriedades e usos

O acetato de celulose é um composto orgânico e sintético, que pode ser obtido na forma sólida forma como flocos, flocos ou pó branco. Sua fórmula molecular é C 76 H 114 O 49 . É fabricado a partir da matéria-prima obtida das plantas: celulose, que é um homopolissacarídeo.

O acetato de celulose foi fabricado pela primeira vez em Paris, em 1865, por Paul Schützenberger e Laurent Naudin, após a acetilação da celulose com anidrido acético (CH 3 CO – O – COCH 3 ). Eles assim obtiveram um dos ésteres de celulose mais importantes de todos os tempos.

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De acordo com essas características, o polímero é destinado à fabricação de plásticos para o campo da cinematografia, fotografia e na área têxtil, onde teve seu grande momento de boom.

É utilizado mesmo na indústria automobilística e aeronáutica, além de ser muito útil em laboratórios de química e pesquisa em geral.

Estrutura quimica

Acetato de celulose: estrutura química, propriedades e usos 2

A estrutura acima mostra a estrutura do triacetato de celulose, uma das formas acetiladas deste polímero.

Como você explica essa estrutura? É explicado a partir da celulose, que consiste em dois anéis de piranose de glicoses ligados por ligações glicosídicas (R – O – R), entre os carbonos 1 (anomérico) e 4.

Essas ligações glicosídicas são do tipo β 1 -> 4; isto é, eles estão no mesmo plano do anel em relação ao grupo –CH 2 OCOCH 3 . Portanto, seu éster acetato mantém o mesmo esqueleto orgânico.

O que aconteceria se os grupos OH fossem acetilados em carbonos 3 de triacetato de celulose? A tensão estérica (espacial) em sua estrutura aumentaria. Isso ocorre porque o grupo –OCOCH 3 “colidiria” com os grupos e anéis de glicose vizinhos.

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No entanto, após essa reação, é obtido o butirato de acetato de celulose, o produto obtido com o mais alto grau de acetilação e cujo polímero é ainda mais flexível.

A explicação para essa flexibilidade é a eliminação do último grupo OH e, portanto, das pontes de hidrogênio entre as cadeias poliméricas.

De fato, a celulose original é capaz de formar muitas ligações de hidrogênio, e a remoção delas é o suporte que explica as alterações em suas propriedades físico-químicas após a acetilação.

Assim, a acetilação ocorre primeiro nos grupos OH menos estereoquimicamente impedidos. À medida que a concentração de anidrido acético aumenta, mais grupos H são substituídos.

Como resultado, embora esses grupos – OCOCH 3 aumentem o peso do polímero, suas interações intermoleculares são menos fortes que as ligações de hidrogênio, “flexibilizando” e endurecendo a celulose ao mesmo tempo.

Obtenção

Sua fabricação é considerada um processo simples. A celulose é extraída da madeira ou da polpa de algodão, que é submetida a reações de hidrólise sob diferentes condições de tempo e temperatura.

A celulose reage com o anidrido acético em um meio de ácido sulfúrico, o que catalisa a reação.

Deste modo, a celulose é degradada e é obtido um polímero menor contendo 200 a 300 unidades de glicose por cadeia polimérica, sendo os hidroxilos de celulose substituídos por grupos acetato.

O resultado final dessa reação é um produto sólido branco, que pode ter a consistência de poeira, escamas ou pedaços. A partir disso, as fibras podem ser produzidas, passando-as por poros ou orifícios em um meio com ar quente, evaporando os solventes.

Através desses processos complexos, vários tipos de acetato de celulose são obtidos, dependendo do grau de acetilação.

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Como a celulose possui a glicose como sua unidade estrutural monomérica – que possui 3 grupos OH, que podem ser acetilados -, obtêm-se acetatos di, tri ou mesmo butirato.Estes grupos – OCOCH 3 são responsáveis ​​por alguns dos suas propriedades

Propriedades

O acetato de celulose tem um ponto de fusão de 306 ° C, uma densidade variando de 1,27 a 1,34 e um peso molecular aproximado de 1811,699 g / mol.

É insolúvel em vários componentes orgânicos, como acetona, ciclohexanol, acetato de etila, nitropropano e dicloreto de etileno.

Dos produtos que contêm acetato de celulose, são valorizadas a flexibilidade, a dureza e a resistência à tração, a menos que sejam atacadas por bactérias ou microorganismos e sua impermeabilidade à água.

No entanto, as fibras apresentam alterações dimensionais de acordo com variações extremas de temperatura e umidade, embora resistam a temperaturas de até 80 ° C.

Usos

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O acetato de celulose encontra muitos usos, dentre os quais se destacam:

– Membranas para a fabricação de objetos de plástico, papel e papelão. Um efeito indireto do aditivo químico do acetato de celulose é descrito quando em contato com os alimentos em sua embalagem.

– Na área da saúde, é utilizado como membranas com orifícios no diâmetro dos capilares sanguíneos, incorporados em dispositivos cilíndricos que cumprem a função de um rim artificial ou equipamento de hemodiálise.

– Na indústria de arte e cinema, quando usado como filmes finos para cinema, fotografia e fitas magnéticas.

– Nos tempos antigos, era utilizado na indústria têxtil, como fibras para a confecção de diferentes tecidos, como rayon, cetim, acetato e triacetato. Enquanto estava na moda, destacava-se pelo baixo custo, pelo brilho e pela beleza que dava às roupas.

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– Na indústria automotiva, para a fabricação de peças de motores e chassis de diferentes tipos de veículos.

– No campo da aeronáutica, para cobrir as asas dos aviões em tempos de guerra.

– Também é amplamente utilizado em laboratórios científicos e de pesquisa. Em geral, é utilizado na fabricação de filtros porosos, como suporte para membranas de acetato de celulose para eletroforese ou troca osmótica.

– É utilizado na fabricação de recipientes para filtros de cigarro, cabos elétricos, vernizes e vernizes, entre muitos outros usos.

Referências

  1. 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 / ano 200850210.
  2. Enciclopédia Britânica Nitrato de Celulose Retirado em 30 de abril de 2018, de: britannica.com
  3. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. PubChem (2018). Recuperado em 30 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
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