Kaip pasigaminti celiuliozės acetatą

Celiuliozės acetatas yra medžiaga, kuri, kaip ir daugybė kitų medžiagų, naudojamų žmonių pramonėje, turi savo egzistavimą dėl celiuliozės - natūraliai augaluose randamo polisacharido. (Polisacharidas yra angliavandenių molekulė, sudaryta iš daugybės besikartojančių cukraus vienetų; glikogenas - žmonių ir kitų gyvūnų gliukozės kaupimo forma yra dar vienas polisacharidas.) Pirmą kartą sukurtas 1860-aisiais, celiuliozės acetatas ilgainiui pakeitė kino filmų pramonę: tai leido saugoti vaizdus medžiagoje, kuri nebuvo linkusi į liepsną, kaip ir celiuliozės pagrindu pagamintos medžiagos pusbroliai, kurie buvo ankstesni nei filme esantys celiuliozės acetatas. pasaulyje.

Nors gaminant plėvelę celiuliozės acetatas ilgainiui buvo pakeistas poliesteriu, pasirodė, kad tai yra nepaprastai universali medžiaga. Tai yra glaudžiai susijusi su medvilnės modifikavimu ir teisingai, tačiau ji rado namus ir daugelyje kitų programų.

Celiuliozė yra gliukozės molekulių polimeras. Savo ruožtu gliukozė, kuri yra pagrindinis gyvų ląstelių energijos šaltinis, nesvarbu, ar ji yra suvartojama (kaip gyvūnams) arba susintetinta (kaip augaluose) - yra šešių anglių molekulė, apimanti šešiakampę žiedas. Vienas iš šešių anglių yra virš žiedo ir yra prijungtas prie -OH arba hidroksilo grupės; du anglies žiedai pačiame žiede taip pat yra prijungti prie hidroksilo grupės. Šios trys -OH grupės gali lengvai reaguoti su kitomis molekulėmis, kad susidarytų vandenilio jungtys.

Yra ir kitų gliukozės polimerų, tačiau celiuliozėje, kurią gamina įvairūs augalai, atskiri gliukozės monomerai yra labiausiai išplėsti arba ištempti. Taip pat atskiros celiuliozės grandinės lygiagrečiai išsirikiuoja viena šalia kitos, o tai skatina vandenilio ryšius tarp gretimų grandinių ir sustiprina visą celiuliozės struktūrą. Medvilnės tipo celiuliozės grandinės yra taip tvirtai surištos ir išlygintos, kad jas sunku ištirpinti taikant įprastus neagresyvius metodus, pavyzdžiui, vien tik juos sušlapinant.

Pirmosiomis kino filmų dienomis, 20 amžiaus pradžioje, pro projektorius rodytą filmą sudarė nitroceliuliozė, pavadinta prekiniu pavadinimu „Celluloid“. Kaip ir daugelis azoto turinčių junginių, nitroceliuliozė yra labai degi ir tinkamomis sąlygomis iš tikrųjų gali savaime užsidegti. Dėl projektorių generuojamos šilumos ir akivaizdaus poreikio išlaikyti filmą sausą, tai, galima sakyti, sukūrė ugningų nesėkmių sceną būtent pačiu mažiausiu laiku.

1865 m. Prancūzų chemikas Paulas Schützenbergeris atrado, kad jei medienos plaušieną, kurioje gausu celiuliozės, sumaišytų su junginiu, vadinamu acto anhidridas, pastaroji medžiaga galėjo kirpti kelią tarp vandeniliu sujungtų celiuliozės grandinių ir prisijungti prie daugybės turimų hidroksilo grupių. ten. Iš pradžių ši naujai rasta medžiaga, celiuliozės acetatas, nebuvo naudojama. Tačiau po 15 metų broliai šveicarai Camille ir Henri Dreyfus atrado tą celiuliozės acetatą galima ištirpinti stipriame tirpiklyje acetone ir tada vėl suformuoti į įvairius junginiai. Pavyzdžiui, kai jis surenkamas į plonus kietus lakštus, jis gali būti naudojamas kaip plėvelė.

Prisiminkime, kad gliukozės molekulėse yra trys hidroksilo grupės, viena iš jų pritvirtinta prie anglies išorės prie šešiakampių žiedų, o dvi kitos išsikiša iš paties žiedo. Hidroksilo grupės vandenilio atomas, kuris yra prijungtas prie deguonies, kuris taip pat yra prijungtas prie anglies pusėje, gali lengvai išstumti tam tikros molekulės, kurios vėliau užima tą vandenilio vietą pirminėje gliukozėje sukonstruoti. Viena iš šių molekulių yra acetatas.

Acetatas, acto rūgšties forma, praradusi rūgštinį vandenilį, yra dviejų anglies junginys, dažnai rašomas CH₃COO^-. Tai reiškia, kad acetatas turi metilą (CH₃-) grupė viename gale ir karboksilo grupė kitame gale. Karboksilo grupė turi dvigubą jungtį su vienu deguonimi ir viengubą ryšį su kitu. Kadangi deguonis gali sudaryti dvi jungtis ir turėti neigiamą krūvį, kai jis turi tik vieną ryšį, jis yra tuo deguonies, kad acetatas prisijungia prie gliukozės molekulės, kurioje anksčiau sėdėjo hidroksilo grupė nepažeistas.

Celiuliozės acetatas, kaip dažniausiai vartojamas terminas, iš tikrųjų reiškia celiuliozės diacetatą, kuriame dvi iš trijų kiekvieno gliukozės monomero turimų hidroksilo grupių buvo pakeistos acetatu. Jei yra pakankamai acetato, likusias hidroksilo grupes taip pat pradeda keisti acetato grupės, susidarant celiuliozės triacetatui.

Acto rūgštis, beje, yra acto veiklioji medžiaga. Be to, acto rūgšties darinys, vadinamas acetilkofermentu A arba acetilkoAA, yra pagrindinė trikarboksirūgšties (TCA) ciklo molekulė aerobiniame ląstelių kvėpavime.

Kaip pažymėta, gaminant plėvelę celiuliozės acetatą iš esmės pakeitė poliesterio forma, tačiau abu skaitmeninė fotografija ir filmografija greitai tapo laikmečio standartu. Celiuliozės acetatas taip pat yra pagrindinis cigarečių filtrų komponentas.

Kai 1900-ųjų pradžioje į orlaivį pateko į orlaivį, chemikai netrukus nustatė, kad celiuliozės acetatas gali būti sluoksniuojamas į medžiaga, naudojama lėktuvų kūnams ir sparnams suformuoti ir taip padaryti juos tvirtesnius, nepridėjus daug papildomo svoris.

Acetatinių audinių, kaip jie vadinami, yra visur drabužių pasaulyje. Medvilniniai marškiniai yra vienas populiarus produktas, kuriame yra acetato medžiagos. (Kai ant drabužių etiketės matote „acetatą“, tai iš tikrųjų yra celiuliozės acetatas.) Tačiau anksčiausiai celiuliozės acetatas naudojamas drabužių pramonėje, jis iš tikrųjų buvo naudojamas kartu su šilku, brangesniu skanėstu, nei kaip masinės gamybos, nebrangios apranga. Čia jis buvo naudojamas siekiant išlaikyti sudėtingus modelius, dažnai matomus šilko medžiagose.

4-ajame dešimtmetyje, kai buvo įmanoma pagaminti skaidrias medžiagos formas, celiuliozės acetatas rado namus JAV gynybos departamentas, kuris naudojo lėktuvo langus ir akį dengiančias dujų dalis kaukes. Šiandien jis naudojamas įvairiuose plastikuose ir išlieka įprasta stiklo langų alternatyva, nors šiuo atžvilgiu jį išstūmė akrilas.

Celiuliozės acetato produktai pagal apibrėžimą pagaminti taip, kad būtų atsparūs visų tipų skilimui, ypač cheminiam. Tai reiškia, kad pagalvojus apie „biologiškai skaidžių“ produktų sąrašą, viskas, kas pagaminta iš celiuliozės acetato, turėtų sėdėti jūsų mentalinio sąrašo apačioje, nes šie produktai aplinkoje išlieka ilgą laiką, per kurį jie tampa kraikas. (Apsvarstykite cigarečių užtaisų skaičių, kuriuos tikriausiai matėte paskutinį kartą pasivaikščioję palei tipišką kelią. Deja, jie nėra pakankamai dideli, „a la“ buteliai ir skardinės, kuriuos gali pastebėti ir pasiimti šiukšlių įgulos, tačiau jie yra pakankamai visur, kad būtų rodomi kaip kolektyviniai žvilgsniai.

Kai celiuliozės acetato produktai pakankamai ilgai sėdi saulėje, juos užklupusi šviesos energija gali pradėti tirpinti celiuliozės acetatą. Tai leidžia aplinkos molekulėms, daugiausia esterazėms, rimtai atakuoti celiuliozės acetato jungtis. Ši kombinuota „ataka“ vadinama fotocheminiu skaidymu.