Acetato de Celulose: Estrutura Química, Propriedades e Usos
O acetato de celulose é um composto orgânico e sintético que pode ser obtido no estado sólido como flocos, flocos ou pó branco. Sua fórmula molecular é C 76 H 114 O 49 . É feito da matéria prima obtida de plantas: celulose, que é um homopolissacarídeo.
O acetato de celulose foi fabricado pela primeira vez em Paris, no ano de 1865 por Paul Schützenberger e Laurent Naudin, após a acetilação da celulose com anidrido acético (CH 3 CO-O-COCH 3 ). Eles obtiveram assim um dos mais importantes ésteres de celulose de todos os tempos.
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 usado até mesmo na indústria automotiva e aeronáutica, além de ser muito útil em laboratórios de química e pesquisa em geral.
Estrutura química
A estrutura do triacetato de celulose, uma das formas acetiladas deste polímero, é mostrada na imagem superior.
Como esta estrutura é explicada? É explicado a partir da celulose, que consiste em dois anéis de piranose da glicose 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 que o anel em relação ao grupo -CH2OCOCH3. Portanto, o seu éster de acetato retém o mesmo esqueleto orgânico.
O que aconteceria se os grupos OH nos 3 carbonos do triacetato de celulose fossem acetilados? Aumentaria a tensão espacial (espacial) em sua estrutura. Isso ocorre porque o grupo -OCOCH 3 "falharia" com grupos e anéis de glicose vizinhos.
No entanto, após esta reacção obtém-se o butirato acetato de celulose, o produto obtido com o maior 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 ligações de hidrogênio entre as cadeias poliméricas.
De fato, a celulose original é capaz de formar muitas ligações de hidrogênio, e a eliminação destas é o suporte que explica as mudanças em suas propriedades físico-químicas após a acetilação.
Assim, a acetilação ocorre primeiro nos grupos OH menos impedidos estereoquimicamente. À medida que a concentração de anidrido acético aumenta, mais grupos H são substituídos.
Como resultado, enquanto esses grupos -OCOCH 3 aumentam o peso do polímero, suas interações intermoleculares são menos fortes que as pontes de hidrogênio, "flexionando" e endurecendo a celulose ao mesmo tempo.
Obtenção
Sua fabricação é considerada um processo simples. A celulose é extraída da polpa da madeira ou algodão, que é submetida a reações de hidrólise sob diferentes condições de tempo e temperatura.
A celulose reage com o anidrido acético em meio ácido sulfúrico, que catalisa a reação.
Deste modo, a celulose é degradada e é obtido um polímero mais pequeno contendo 200 a 300 unidades de glucose por cadeia polimérica, sendo o hidroxilo da celulose substituído por grupos acetato.
O resultado final desta reação é um produto sólido branco, que pode ter uma consistência de pó, incrustação ou granulado. A partir disto as fibras podem ser elaboradas, ao passar por poros ou orifícios em um meio com ar quente, evaporando os solventes.
Por meio desses processos complexos, vários tipos de acetato de celulose são obtidos, dependendo do grau de acetilação.
Como a celulose possui glicose unitária estrutural monomérica, que possui 3 grupos OH, que podem ser acetilados, são obtidos acetatos di, tri ou até mesmo butirato, sendo estes grupos -OCOCH 3 responsáveis por alguns 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 tem um peso molecular aproximado de 1811, 699 g / mol.
É insolúvel em vários componentes orgânicos, tais como acetona, ciclohexanol, acetato de etilo, nitropropano e dicloreto de etileno.
Produtos que contêm acetato de celulose, valorizam a flexibilidade, dureza, resistência à tração, não devem ser atacados por bactérias ou microorganismos e sua impermeabilidade à água.
No entanto, as fibras possuem variações dimensionais de acordo com variações extremas de temperatura e umidade, embora as fibras resistam a temperaturas de até 80 ° C.
Usos
O acetato de celulose encontra muitos usos, entre os quais se destacam os seguintes:
- Membranas para fabricação de objetos de plástico, papel e papelão. Um efeito indireto do aditivo químico do acetato de celulose é descrito quando está em contato com o alimento em sua embalagem.
- Na área da saúde, é utilizado como membranas com orifícios no diâmetro dos capilares sanguíneos, embutidos em dispositivos cilíndricos que cumprem a função de um rim artificial ou equipamento de hemodiálise.
- Dentro da indústria cinematográfica e cinematográfica, quando usados como filmes finos para filmes, fotografia e fitas magnéticas.
- No passado, era usado na indústria têxtil, como fibras para fazer diferentes tecidos, como rayon, cetim, acetato e triacetato. Enquanto estava na moda, destacou-se pelo seu baixo custo, pelo brilho e pela beleza que dava à roupa.
- Na indústria automotiva, para a fabricação de peças de motores e chassis de diferentes tipos de veículos.
- No campo da aeronáutica, para revestir as asas das aeronaves em tempos de guerra.
- Também é amplamente utilizado em laboratórios científicos e pesquisas. Em geral, é utilizado na fabricação de filtros porosos, como suporte para membranas de acetato de celulose para realizar a eletroforese ou troca de troca osmótica.
- É usado na fabricação de recipientes de filtro de cigarro, cabos elétricos, vernizes e lacas, entre muitos outros usos.
