Structure chimique, propriétés et utilisations de l'acétate de cellulose

Le acétate de cellulose est un composé organique et synthétique pouvant être obtenu à l'état solide sous forme de flocons, de flocons ou de poudre blanche. Sa formule moléculaire est C₇₆H₁₁₄O₄₉. Il est fabriqué à partir de la matière première obtenue à partir des plantes: la cellulose, qui est un homopolysaccharide.

L’acétate de cellulose a été fabriqué à Paris en 1865 par Paul Schützenberger et Laurent Naudin, après acétylation de la cellulose avec de l’anhydride acétique (CH₃CO-O-COCH₃). Ils ont ainsi obtenu l'un des esters de cellulose les plus importants de tous les temps.

Dans l'image ci-dessus, des morceaux de lego rouges en acétate de cellulose sont montrés. Ses propriétés, caractéristiques, formes et tailles ont permis un large spectre d'applications pour ce polymère d'origine naturelle. Ces applications dépendent du degré de porosité ou d'acétylation de la cellulose.

Selon ces caractéristiques, le polymère est destiné à la fabrication de matières plastiques dans les domaines de la cinématographie, de la photographie et du textile, où il connaît un grand essor.

Il est utilisé même dans l'industrie automobile et aéronautique, et il est très utile dans les laboratoires de chimie et de recherche en général.

Index

• 1 structure chimique
• 2 Obtention
• 3 propriétés
• 4 utilisations
• 5 références

Structure chimique

La structure du triacétate de cellulose, l'une des formes acétylées de ce polymère, est représentée dans l'image supérieure.

Comment cette structure est-elle expliquée? Elle est expliquée à partir de la cellulose, constituée de deux cycles pyranose de glucose liés par des liaisons glycosidiques (-R-O-R), entre les atomes de carbone 1 (anomères) et 4.

Ces liaisons glycosidiques sont du type β 1 -> 4; c'est-à-dire qu'ils sont dans le même plan que l'anneau par rapport au groupe -CH₂OCOCH₃. Par conséquent, votre ester d'acétate conserve le même squelette organique.

Que se passerait-il si les groupes OH dans les 3 carbones du triacétate de cellulose étaient acétylés? Cela augmenterait la tension stérique (spatiale) dans sa structure. C'est parce que le groupe -OCOCH₃ "Collide" avec les groupes de glucose et les anneaux voisins.

Cependant, après cette réaction, on obtient de l'acétate butyrate de cellulose, le produit obtenu ayant le plus haut degré d'acétylation et dont le polymère est encore plus flexible.

L'explication de cette flexibilité est l'élimination du dernier groupe OH et, par conséquent, des liaisons hydrogène entre les chaînes polymères.

En fait, la cellulose originale est capable de former de nombreuses liaisons hydrogènes et leur élimination est le support qui explique les changements de ses propriétés physico-chimiques après acétylation.

Ainsi, l'acétylation se produit d'abord dans les groupes OH à encombrement moins stérique. Lorsque la concentration en anhydride acétique augmente, davantage de groupes H sont remplacés.

En conséquence, alors que ces groupes -OCOCH₃ ils augmentent le poids du polymère, leurs interactions intermoléculaires sont moins fortes que les liaisons hydrogène, "flexibilisant" et durcissant la cellulose en même temps.

Obtenir

Sa fabrication est considérée comme un processus simple. La cellulose est extraite de la pulpe du bois ou du coton, qui est soumise à des réactions d'hydrolyse dans différentes conditions de temps et de température.

La cellulose réagit avec l'anhydride acétique en milieu acide sulfurique, ce qui catalyse la réaction.

De cette manière, la cellulose est dégradée et un polymère plus petit contenant 200 à 300 unités de glucose par chaîne de polymère est obtenu, l'hydroxyle de la cellulose étant remplacé par des groupes acétate.

Le résultat final de cette réaction est un produit solide blanc qui peut avoir une consistance de poudre, de tartre ou de masse. A partir de cela, les fibres peuvent être élaborées en les faisant passer à travers des pores ou des trous dans un milieu contenant de l'air chaud, en évaporant les solvants.

Grâce à ces procédés complexes, différents types d'acétate de cellulose sont obtenus en fonction du degré d'acétylation.

Étant donné que la cellulose a une unité structurale de glucose, celle du glucose, qui comporte 3 groupes OH, qui sont ceux qui peuvent être acétylés, les acétates di, tri ou même butyrate sont obtenus.₃ Ils sont responsables de certaines de leurs propriétés.

Propriétés

L'acétate de cellulose a un point de fusion de 306 ° C, une densité allant de 1,27 à 1,34 et a un poids moléculaire approximatif de 1811,699 g / mol.

Il est insoluble dans plusieurs composants organiques tels que l'acétone, le cyclohexanol, l'acétate d'éthyle, le nitropropane et le dichlorure d'éthylène.

Les produits qui contiennent de l'acétate de cellulose présentent une flexibilité, une dureté, une résistance à la traction et ne sont pas attaqués par les bactéries ou les micro-organismes et par l'imperméabilité à l'eau.

Cependant, les fibres présentent des variations dimensionnelles en fonction des variations extrêmes de température et d'humidité, bien que les fibres résistent à des températures allant jusqu'à 80 ° C.

Utilise

L'acétate de cellulose trouve de nombreux usages, parmi lesquels les suivants:

- Membranes pour la fabrication d'objets en plastique, en papier et en carton.Un effet indirect de l'additif chimique de l'acétate de cellulose est décrit lorsqu'il est en contact avec des aliments dans son emballage.

- Dans le domaine de la santé, il est utilisé en tant que membranes de diamètre creux des capillaires sanguins incorporés dans des dispositifs cylindriques qui remplissent la fonction d'un rein artificiel ou d'un équipement d'hémodialyse.

- Dans l'industrie de l'art et du cinéma, utilisés comme films minces pour le cinéma, la photographie et les bandes magnétiques.

- Dans le passé, il a été utilisé dans l'industrie textile, en tant que fibres pour la fabrication de différents tissus comme la rayonne, satin, l'acétate et triacétate. Si elle était à la mode, elle se distinguait par son faible coût, sa luminosité et la beauté des vêtements.

- Dans l’industrie automobile, pour la fabrication de pièces de moteurs et de châssis de différents types de véhicules.

- Dans le domaine de l'aéronautique, revêtir les ailes des avions en temps de guerre.

- Il est également largement utilisé dans les laboratoires scientifiques et la recherche. En général, il sert à la fabrication de filtres poreux, tels que les membranes de support pour rendre l'exécution ou l'échange osmotique d'électrophorèse en acétate de cellulose.

- Il est utilisé dans la fabrication de conteneurs de filtres à cigarettes, des câbles électriques, des vernis et laques, parmi beaucoup d'autres utilisations.

Références

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