О целлюлозе можно сказать что она может образовывать простые и сложные эфиры

При увеличении длины цепи алкильного радикала гидрофобность эфира целлюлозы повышается и они способны растворяться в неполярных растворителях (например, бутил- и пропилцеллюлоза уже нерастворимы в воде и растворим в органических растворителях). Вообще растворимость эфира целлюлозы в органических растворителях возрастает с повышением температуры и уменьшается с увеличением молекулярной массы.

С увеличением в заместителе числа атомов С для всех эфиров целлюлозы уменьшаются влагопоглощение, температуры размягчения и плавления. Сложные эфиры термически нестабильны и обладают низкой химические стойкостью к действию кислот и щелочей. Простые эфиры устойчивы в кислотах и щелочах и выдерживают нагревание до сравнительно высоких температур, не разлагаясь и не выделяя свободный кислот, вызывающих коррозию металлов. Сложные и некоторые простые эфиры целлюлозы – хорошие диэлектрики.

Для производства эфира целлюлозы

используют облагороженную хлопковую и древесную (сульфатную и сульфитную) целлюлозу. Выбор ее вида определяется областью применения того или иного эфира. Для повышения скорости и равномерности О-алкилирования и однородности эфира целлюлозы независимо от способа их получения исходную целлюлозу обязательно предварительно активируют.

В производстве простых эфиров целлюлозу обрабатывают раствором NaOH, в результате чего она набухает и приобретает повышенную реакционную способность (щелочная целлюлоза) вследствие облегчения диффузии компонентов этерифицирующей смеси внутрь материала. В производстве сложных эфиров целлюлозу обрабатывают уксусной или другой кислотой при повышенной температуре в парах либо растворами этих кислот. Обычно, чем выше температура активации, тем меньше ее продолжительность.

Простые эфиры целлюлозы получают в автоклавах при повышенной температуре взаимодействием щелочной целлюлозы с алкилхлоридами и (или) 3-и 4-членными гетероциклических соединениями, например, этилен- и пропиленоксидами, сультонами (промышленные способы), диалкилсульфатами (лабораторный способ), непредельными соединения с двойными связями (например, акрилонитрил, акриламид). Так, О-алкилированием щелочной целлюлозы монохлоруксусной кислотой получают Na-соль карбоксиметилцеллюлозы, диэтиламиноэтилхлоридом – диэтиламиноэтилцеллюлозу, акрилонитрилом – цианэтилцеллюлозу, этилен- и пропиленоксидами – гидроксиэтил- и гидроксипропилцеллюлозы. Образование простых эфиров катализируется основаниями и всегда сопровождается побочными реакциями.

Сложные Эфиры целлюлозы в промышлености получают:

1. Этерификацией целлюлозы кислородсодержащими неорганическими и карбоновыми (например, НСООН) кислотами. Этим способом получают нитраты, сульфаты и формиаты целлюлозы. Этерификация ее Н3РО4 в смеси с мочевиной дает фосфаты целлюлозы. Вследствие обратимости реакции применяют концентрированные кислоты и водоотнимающие добавки.

2. Действием на целлюлозу преимущественно ангидридов кислот в среде органических растворителей или разбавителей в присутствие катализаторов (в основной минеральных кислот). Таким способом получают эфиры на основе карбоновых кислот жирного ряда С2 – С4 (например, ацетаты целлюлозы). Действием смесей ангидридов различных кислот или кислоты и ангидрида другие. кислоты производят смешанные Эфиры целлюлозы (например, ацетопропионаты и ацетобутираты целлюлозы).

Лабораторные способы получения сложных эфиров: действие на целлюлозу изоцианатов (эфир целлюлозы карбаминовой кислоты – замещенные уретаны, карбанилаты целлюлозы); переэтерификация (бораты, фосфаты, стеарат целлюлозы). При синтезе эфира целлюлозы в кислой среде побочные продукты почти не образуются.

Области применения сложных, а также простых и смешанных эфирах целлюлозы весьма разнообразны.

Основной направления использования:

Производство искусственных волокон; эфироцеллюлозных пластмасс; различных пленок, полупроницаемых мембран; лакокрасочных материалов.

Эфиры целлюлозы применяют также как загустители, пластификаторы и стабилизаторы глинистых растворов для буровых скважин, асбо- и гипсоцементных штукатурных смесей, обмазочных масс для сварных электродов, водоэмульсионных красок, красителей (при печати по тканям), зубных паст, парфюмерно-косметических средств, водно-жировых фармацевтических составов, пищевых продуктов (например, соков, муссов); связующие в литейных производствах; эмульгаторы при полимеризации; ресорбенты загрязнений в синтетических моющих средствах; флотореагенты при обогащении различных руд; текстильно-вспомогательные вещества (например, аппретирующие и шлихтующие); компоненты клеевых композиций и другие.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник

Лекция 30 Простые и сложные эфиры целлюлозы: сырьё, производство, применение. Целлулоид, этролы: получение, свойства, применение

Эфиры целлюлозы – это химически модифицированные природные полимеры. Целлюлоза – самый распространённый природный материал, составная часть древесины, хлопка, конопли, льна. Макромолекулы целлюлозы имеют линейное строение и молекулярную массу от 50 до 200 тысяч. Элементарное звено целлюлозы содержит 3 гидроксильные группы спиртового характера, которые могут образовывать алкоголяты, простые и сложные эфиры. Эфиры целлюлозы в отличие от самой целлюлозы плавятся, растворяются в ряде органических растворителей, легко перерабатываются в изделия всеми методами, применяемыми для термопластов. Сложные и простые эфиры целлюлозы перерабатываются в прессовочные и литьевые материалы, листы, плёнки. Объём производства этих пластмасс составляет

Исходным сырьём для получения эфиров целлюлозы являются целлюлоза, кислоты, ангидриды кислот, бензол, хлористый этил, метиленхлорид, диметилсульфат и др.

Целлюлоза(Ц) – линейный, стереорегулярный, кристаллический полисахарид. Элементарное звено отвечает формуле С₆Н₇О₂(ОН)₃ и имеет 3 гидроксильные группы: одну первичную у 6 го и две вторичных у 2 го и 3 го атомов углерода:

Звено находится в конформации кресла.

Простые эфиры целлюлозы:C₆H₇O₂ (OR)_n(OH)_3-n, где n=2 получаются многими способами, но каждый из них начинается с получения щелочной Ц. Ц в виде листов выдерживают вертикально при 20°С в ванне с 20-50%-ным раствором NaOH в течении 2-3ч. Гидроксильные группы Ц образуют со щелочью группы –ОН·NaOH или –ONa. Набухшие и отжатые от избытка щелочи листы измельчают в порошок и отправляют на этерификацию.

Этилцеллюлоза (ЭЦ) получается взаимодействием щелочной хлопковой Ц с хлористым этилом:

При алкилировании, кроме основной, протекает и побочная реакция гидролиза хлористого этила.

2%. Частицы ЭЦ просеивают, большие в диаметре 4мм. размалывают.

Метилцеллюлоза(МЦ) получается действием на щелочную Ц метиленлорида:

Выпускается со степенью замещения 1,27÷1,54(22-26%) метоксильных групп(водорастворимая) и степенью замещения до 3÷4% метоксильных групп (не растворимая в воде, но растворимая в щёлочи). Процесс проводят в автоклаве при 125÷140°С, Р=1-1,2 МПа. Большее техническое применение имеют водорастворимые МЦ, применяемые в качестве пенообразователей и эмульгаторов, клеёв, шлихтующих препаратов в текстильной промышленности, для склеивания и мелования бумаги, в косметической и фармацевтической областях промышленности.

Кабоксиметилцеллюлоза(КМЦ) получается взаимодействием щелочной Ц с монохлоруксусной кислотой или её натриевой солью:

В промышленности применяют КМЦ со степенью замещения 0,4÷1,4 и степенью полимеризации 200÷3000. КМЦ растворяется в воде, 50%-ном водном этаноле, 40%-ном водном ацетоне, не растворяется в органических растворителях. Водные растворы КМЦ – высоковязкие жидкости со свойствами полиэлектролитов, поэтому являются защитными коллоидами глинистых растворов при бурении скважин, флотационным агентом. Очищенная КМЦ применяется в производстве клеёв(основа паст для обоев, связующее и суспендирующий агент при изготовлении керамики), зубных паст; загуститель красок; шлихтующий препарат для нитей и тканей; добавка в производстве синтетических моющих средств.

Оксиэтилцеллюлоза(ОЭЦ) – продукт щелочной Ц и окисью этилена:

Сложные эфиры целлюлозы нашли наибольшее применение в промышленности пластмасс(этролы, целлулоид, плёнки). Получается этерификацией Ц минеральными кислотами или ангидридами органических кислот.

Ацетат целлюлозы(АЦ) получается при действии на Ц уксусного ангидрида в присутствии катализатора(серная или хлорная кислоты). При этом образуется трёхзамещённый эфир – триацетат Ц (ТАЦ):

Для получения эфиров с меньшей степенью замещения ТАЦ подвергают гидролизу в присутствии серной или азотной кислоты:

Ацетилирование проводят при 35÷45°С. Предварительно проводят активацию Ц ледяной уксусной кислотой в течение 2÷8 ч. в 10-кратном избытке по массе ледяной уксусной кислоты. При этом происходит разрыхление структуры Ц и частичное разрушение водородных связей. Существуют гомогенные и гетерогенные промышленные способы получения ТАЦ. При гомогенном способе процесс проходит в растворителе (уксусная кислота + метиленхлорид) и получается сироп ТАЦ. При гетерогенном способе в состав реакционной смеси входят бензол, толуол, ксилол – препятствующие растворению ТАЦ. В ацетиляторе активируют Ц

1÷2 ч., после удаления избытка жидкости в ацетилятор вводят ацетилирующую смесь: 45÷47% уксусного ангидрида + 18÷20% уксусной кислоты + 33÷35% бензола. Затем постепенно вводят катализатор – хлорную кислоту(0,7÷1,0% масс.ч. от массы Ц). При 35÷36°С через 2÷2,5ч. образуется ТАЦ. Для регулирования ММ ТАЦ в ацетилятор подают 0,5÷0,6% от массы Ц серную кислоту, что способствует частичной деструкции ТАЦ. По достижении требуемой вязкости раствора смесь нейтрализуют раствором NaOH в течение 30 мин. при медленном перемешивании, затем отжимают ТАЦ, промывают 3-4 раза бензолом, отгоняют бензол, промывают обессоленной водой, сушат до влажности ≤2%.

ТАЦ – волокнистые или порошкообразные вещества белого цвета с ρ=1,29÷1,32 г/см 3 и ММ

50÷150 тыс. Термостабильность ТАЦ невысокая: уже при 200÷210°С изменяется окраска материала, а при 230°С начинается деструкция. Т_пл≈300°С. АЦ, содержащие 50÷58% ацетатных групп, растворяются в ацетоне, метил- и этилацетате, хорошо совмещаются с рядом пластификаторов. Растворы АЦ широко используются при получении ацетатного волокна, плёнок, лаков. Из АЦ готовят пластмассу(этрол), который негорюч в отличии от НЦ этрола, легко перерабатывается литьём под давлением, имеет красивый внешний вид, хорошо окрашивается.

Плёнки из ТАЦ прозрачны, прочны, малоусадочны; легко склеиваются, металлизируются, дублируются с бумагой и Al-вой фольгой; не электризуются; долговечны. Они являются основой кино- и фотоплёнок, различных упаковочных материалов. Из них изготавливают канцелярские принадлежности, электроизоляцию.

Нитраты целлюлозы(НЦ) получают действием на хлопковую Ц концентрированной азотной кислоты:

НЦ, содержащие 12,5÷13,6% азота(пироксилин), следовательно, максимальное содержание N₂ – 14,14% N, используют для получения взрывчатых веществ, а НЦ, содержащие 10÷12% N(коллоксилин) применяют в качестве связующего в производстве целлулоида, этрола, плёнок, лаков. Чем больше в системе Н₂О, тем меньше содержание N в НЦ.

НЦ – рыхлая волокнистая масса белого цвета, хорошо растворимая в ацетоне, метаноле, пиридине, смеси спирта с эфиром, но не растворяется и не набухает в неполярных растворителях. Совмещается с пластификаторами: камфарой, трикрезил фосфатом, эфирами фталевой кислоты. НЦ малоустойчив к действию кислот и щелочей: кислоты вызывают денитрацию, а щёлочи омыляют и разрушают НЦ. Недостатком коллоксилина является низкая термо- и светостойкость. Сухой НЦ при трении электризуется, взрывается от удара, чрезвычайно горюч. Комплекс недостатков ограничивает хранение НЦ, сокращает их производство. Не перерабатывается НЦ литьём под давлением. НЦ применяется в производстве лаков, кино- и фотоплёнки, целлулоида, этрола. Горючесть НЦ снижается добавлением наполнителей и пластификаторов.

Целлулоид– термопласт на основе НЦ, пластифицированного камфарой. Выпускается в виде листов и трубок. Процесс состоит из стадий: смешение компонентов, фильтрование массы, вальцевание массы, прессование и охлаждение блоков, строгание блоков в листы, сушка листов, выпрямление листов. НЦ и спиртовой раствор камфары загружают в смеситель нагретый до 40÷50С. Поднимают Т до 85÷90°С и перемешивают массу 2-3 ч.. Спирты, выделяющиеся при смешении, улавливаются и идут на регенерацию. Полученную массу продавливают через фильтр(Т=70÷88°С, Р=50÷300 МПа), затем вальцуют при Т горячего валка 60÷75°С(для удаления остаточного спирта и гомогенизации массы), добавляют красители и пигменты. Полученные листы прессуют в монолитный блок при 60÷90°С и Р=50÷150 МПа; блоки охлаждают сначала в прессе, а затем в ваннах с проточной водой(

10÷15°С). Охлаждённый блок строгают на листы заданной толщины(0,1÷20 мм.). Предварительное подсушивание (“провялка”) листов проводится при 30÷35°С, где удаляется остаточный спирт. Окончательная сушка при 48÷55°С. Листы после сушки коробятся, поэтому их выпрямляют и полируют путём прессования между полированными никелированными металлическими листами при 100°С. С целью получения трубок массу после вальцевания экструдируют.

Аналогично целлулоиду получают пластмассу на основе АЦ – целлон, негорючую, более дорогую, уступающую по механическим свойствам и водостойкости. Целлон применяется для изготовления деталей измерительных приборов.

Этролы– формовочные термопластичные материалы, получаемые на основе эфиров Ц(АЦ, АБЦ, АПЦ, НЦ) с добавлением пластификаторов(дибутилфталат, диэтилфталат, трифенилфосфат), наполнителей(порошкообразных и волокнистых), стабилизаторов, красителей. Они выпускаются в виде порошков и гранул, перерабатываются литьём под давлением(за исключением этрола на основе НЦ) и прессованием. Наполнители повышают твёрдость и теплостойкость пластмасс, но снижают пластичность и ударную вязкость.

Для АЦ требуется больше пластификатора(

50%), чем для простых эфиров Ц(5÷10% масс.). Этролы на основе НЦ содержат большое количество наполнителей(

40%), которые понижают их горючесть.

1 ­ загрузочный бункер, 2 – автоматичческие весы, 3,4 – смесители, 5 – емкость, 6 – экструдер, 7 – дробилка, 8 ­вифосито.

Рисунок 30.1 ­ Схема производства этрола

60 кДж/м 2 и диэлектрическими показателями(tgδ=0,05÷0,07), которые можно изменять варьируя эфиром Ц. Этролы легко перерабатываются в изделия методами литья под давлением и экструзии, не дают отходов, но имеют низкую теплостойкость(по Мартенсу 40÷55°С).

Из этролов изготавливают оправы для очков, детали музыкальных инструментов, галантерейные изделия, штурвалы, рукоятки и другие детали; листы, трубки, стержни. Этролы также применяют при отделке автомобилей.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

О целлюлозе можно сказать что она может образовывать простые и сложные эфиры

Самым распространенным полимером углевода глюкозы является целлюлоза. На этом уроке вы сможете познакомиться с ней подробнее. Узнаете о её физических и химических свойствах. Также изучите получение искусственных полимеров, например ацетатного шёлка, нитроваты, бездымного пороха.

I. Физические свойства

Это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение. Растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

II. Нахождение в природе

Целлюлоза была обнаружена и описана французским химиком Ансельмом Пайеном в 1838 году.

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-55%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%). Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.

III. Строение

IV. Получение

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

V. Применение

VI. Производные целлюлозы

К важнейшим производным целлюлозы относятся:

VII. Химические свойства

1. Гидролиз

Гидролиз протекает ступенчато:

крахмал декстрины мальтоза глюкоза

2. Реакции этерификации

Целлюлоза – многоатомный спирт, на элементную ячейку полимера приходятся три гидроксильных группы. В связи с этим, для целлюлозы характерны реакции этерификации (образование сложных эфиров). Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом. Целлюлоза не дает реакции «серебряного зеркала».

2. Взаимодействие с уксусной кислотой:

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза.

VII. Ацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)

Впервые на мировом рынке появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.

Получение относительно безвредное, отличается простотой технологического процесса и доступностью вспомогательных материалов.

Получение. Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы, обработанные уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата. (“уксус” по латыни “ацетум”, от этого произошло и название “ацетатное”)

Для получения вторичного ацетата первичный ацетат омыливают – добавляют определенное количество воды; полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта, продавливают через фильеры, и при помощи теплого воздуха испаряют смесь,от чего нити затвердевают. Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно. В сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.

Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы, нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань.

Применение. В настоящее время выпуск ацетатных волокон и нитей резко сократился из-за малой потребительской востребованности.

В 60-десятые годы ХХ века использовали ткани для женских платьев, блузок,. летних костюмов

Триацетатное волокно

Получают из первичного ацетата путем воздействия на него химического состава.

Формование волокна происходит так же, как ацетатного, но при низких температурах, что ведет к некоторым различиям в их свойствах: отличается низкой гигроскопичностью, белее высокой температурой плавления и глажения, его можно отбеливать и проще окрашивать, не нуждается в глажении, хорошо держит складки плиссе и гофре даже после стирки, что улучшает процесс эксплуатации; сильно осыпается.

Применение: Изготавливают ткани для галстуков (из-за низкой прочности).тюля, покрывал на кровати, кружев, юбок гофре и плиссе, сорочек

Триацетилцеллюлоза (или ацетилцеллюлоза) является ценным продуктом для изготовления негорючей кинопленки и ацетатного шелка. Для этого ацетилцеллюлозу растворяют в смеси дихлорметана и этанола и этот раствор продавливают через фильеры в поток теплого воздуха.

А сама фильера схематично выглядит так:

Растворитель испаряется и струйки раствора превращаются в тончайшие нити ацетатного шелка.

Говоря о применении целлюлозы, нельзя не сказать о том, что большое количество целлюлозы расходуется для изготовления различной бумаги. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, проклеенный и спрессованный на специальной бумагоделательной машине.

Источник

• ← тату мантры на санскрите с переводом фото эскизы
• ппу для бани размеры →