L' acétate de cellulose est un composé organique et synthétique qui peut être obtenu sous forme solide sous forme de paillettes, flocons ou poudre blanche. Sa formule moléculaire est C 76 H 114 O 49. Il est fabriqué à partir de la matière première obtenue à partir de plantes: la cellulose, qui est un homopolysaccharide.
L'acétate de cellulose a été fabriqué pour la première fois à Paris en 1865 par Paul Schützenberger et Laurent Naudin, après acétylation de la cellulose à l'anhydride acétique (CH 3 CO - O - COCH 3). Ainsi, ils ont obtenu l'un des esters de cellulose les plus importants de tous les temps.
Selon ces caractéristiques, le polymère est destiné à la fabrication de plastiques pour le domaine de la cinématographie, de la photographie et dans le domaine textile, où il a connu son grand essor.
Il est même utilisé dans l'industrie automobile et aéronautique, en plus d'être très utile dans les laboratoires de chimie et de recherche en général.
Structure chimique
L'image du haut représente la structure du triacétate de cellulose, l'une des formes acétylées de ce polymère.
Comment cette structure s'explique-t-elle? Il est expliqué à partir de la cellulose, qui se compose de deux cycles pyraneux de glucoses reliés par des liaisons glucosidiques (R - O - R), entre les carbones 1 (anomérique) et 4.
Ces liaisons glycosidiques sont du type β 1 -> 4; c'est-à-dire qu'ils sont dans le même plan de l'anneau par rapport au groupe -CH 2 OCOCH 3. Par conséquent, son ester acétate conserve le même squelette organique.
Que se passerait-il si les groupes OH au niveau des carbones 3 du triacétate de cellulose étaient acétylés? La tension stérique (spatiale) dans sa structure augmenterait. Ceci est dû au fait que le groupe –OCOCH 3 «entrerait en collision» avec des groupes et des anneaux de glucose voisins.
Cependant, après cette réaction, on obtient de l'acétobutyrate de cellulose, produit obtenu avec le plus haut degré d'acétylation et dont le polymère est encore plus souple.
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 d'origine est capable de former de nombreuses liaisons hydrogène, et leur élimination est le support qui explique les changements de ses propriétés physico-chimiques après acétylation.
Ainsi, l'acétylation se produit d'abord sur les groupes OH moins stériquement encombrés. Au fur et à mesure que la concentration d'anhydride acétique augmente, davantage de groupes H sont remplacés.
En conséquence, bien que ces -OCOCH 3 groupes augmentent le poids du polymère, de leurs interactions intermoléculaires sont moins fortes que les liaisons hydrogène, « flexion » et le durcissement de la cellulose en même temps.
Obtention
Sa fabrication est considérée comme un processus simple. La cellulose est extraite de la pâte de bois ou de 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, qui catalyse la réaction.
De cette manière, la cellulose est dégradée et on obtient un polymère plus petit qui contient 200 à 300 unités de glucose pour chaque chaîne polymère, l'hydroxyle de cellulose étant remplacé par des groupes acétate.
Le résultat final de cette réaction est un produit solide blanc, qui peut avoir la consistance d'une poudre, de flocons ou de grumeaux. A partir de là, les fibres peuvent être réalisées, en les faisant passer à travers des pores ou des trous dans un milieu à air chaud, évaporant les solvants.
Grâce à ces procédés complexes, différents types d'acétate de cellulose sont obtenus, en fonction du degré d'acétylation.
Parce que la cellulose a le glucose comme unité structurelle monomère -qui a 3 groupes OH, qui sont ceux qui peuvent être acétylés-, on obtient des acétates de di, tri ou même butyrate. Ces groupes -OCOCH 3 sont responsables de certains des ses propriétés.
Propriétés
L'acétate de cellulose a un point de fusion de 306 ° C, une densité qui va de 1,27 à 1,34 et a un poids moléculaire approximatif de 1811,699 g / mol.
Il est insoluble dans divers composants organiques tels que l'acétone, le cyclohexanol, l'acétate d'éthyle, le nitropropane et le dichlorure d'éthylène.
Parmi les produits qui contiennent de l'acétate de cellulose, la flexibilité, la dureté, la résistance à la traction sont appréciées, ne pas être attaqué par des bactéries ou des micro-organismes et leur imperméabilité à l'eau.
Cependant, les fibres présentent des changements dimensionnels en fonction de variations extrêmes de température et d'humidité, bien que les fibres résistent à des températures allant jusqu'à 80 ° C.
Applications
L'acétate de cellulose trouve de nombreuses utilisations, dont les suivantes:
- Membranes pour la fabrication d'objets en plastique, papier et carton. Un effet indirect d'un additif chimique d'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 comme des membranes avec des trous du diamètre des capillaires sanguins, noyés 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, lorsqu'il est utilisé comme films minces pour le cinéma, la photographie et les bandes magnétiques.
- Dans le passé, il était utilisé dans l'industrie textile, comme fibres pour fabriquer différents tissus tels que la rayonne, le satin, l'acétate et le triacétate. Bien qu'il soit à la mode, il se démarque par son faible coût, par la luminosité et par la beauté qu'il donne aux vêtements.
- Dans l'industrie automobile, pour la fabrication de pièces de moteur et de châssis pour différents types de véhicules.
- Dans le domaine de l'aéronautique, pour couvrir les ailes des avions en temps de guerre.
- Il est également largement utilisé dans les laboratoires scientifiques et de recherche. Il est généralement utilisé dans la fabrication de filtres poreux, comme support de membranes en acétate de cellulose pour réaliser l'électrophorèse ou l'essai d'échange osmotique.
- Il est utilisé dans la fabrication de récipients pour filtres à cigarettes, de câbles électriques, de vernis et de laques, parmi de nombreuses autres utilisations.
Références
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