Список тематических статей

Целлюлозы ацетаты

Целлюлозы эфиры общей формулы [C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCOCH₃)_x]_n. Аморфные соединения белого цвета.

Различают триацетат целлюлозы (конечный продукт ацетилирования целлюлозы), назван первичным ацетатом или триацетилцеллюлозой, и продукт его частичного гидролиза, назван вторичным ацетатом или вторичной ацетилцеллюлозой.

Степень этерификации х, или степень замещения, изменяется в диапазоне 2,2-3,0 и определяется по содержанию связанной уксусной кислоты, количество которой составляет в триацетилцеллюлозе 60-61,5%, во вторичной ацетилцеллюлозе – 52-56% по массе. Степень полимеризации n лежит в пределах от менее 150 до 600-700 (молекулярная масса 25-115 тысяч).

Свойства:

Плотность ацетата целлюлозы (1,33-1,28 г/см³) снижается с повышением степени замещения. К даже незначительным изменениям степени замещения чрезвычайно чувствительна также растворимость – один из наиболее важных показателей, определяющих возможность и условия переработки ацетата целлюлозы. Высокоэтерифицированные ацетаты целлюлозы растворимы в метиленхлориде, дихлорэтане, хлороформе, метилцеллозольве, а также в муравьиной и уксусной кислотах.

Снижение степени замещения позволяет расширить ассортимент растворителей для ацетата целлюлозы и улучшить их совместимость с низкомолекулярными пластификаторами. Так, частично омыленная триацетилцеллюлоза, кроме указанных растворителей, растворима в сложных эфирах (метил- и этилацетате) и кетонах, например в ацетоне. Получены водорастворимые ацетаты целлюлозы, имеющие степень замещения 0,5-0,6.

Промышленные ацетаты целлюлозы не растворимы в воде, этаноле, бензоле, бензине; полностью омыляется с образованием гидратцеллюлозы под действием концентрированных растворов щелочей при комнатной температуре и разбавленных растворов (0,05-0,1 н.) при повышенной температуре, а также при обработке минеральными кислотами.

Ацетаты целлюлозы мало гигроскопичны (особенно триацетилцеллюлоза), светостойки, обладают хорошими физико-механическими (волокно- и пленкообразующими) свойствами; практически негорючи (температура воспламенения 295°С, температура самовоспламенения 380-430°С). Термическая стабильность ацетата целлюлозы недостаточно высока: уже при 190-210°С (температура размягчения) изменяется окраска материала, а при 230°С он начинает разлагаться; для повышения стабильности добавляют, например, дифениламин, производные фенола и гидрохинона.

Способы получения:

Триацетилцеллюлоза может быть получена действием на хлопковую или облагороженную древесную целлюлозу различных этерифицирующих агентов – уксусного ангидрида, ацетилхлорида, кетена; наиболее распространен уксусный ангидрид. Состав ацетилирующей смеси (% по массе): ангидрид (38-40), катализаторы (1-2; главным образом минеральные кислоты – H₂SO₄, HC1O₄), а также разбавители (58-60). Если последними служат неполярные жидкости (бензол, толуол, ксилолы, ССl4), ацетилирование происходит в гетерогенной среде; при использовании растворителя триацетилцеллюлозы (например, уксусной кислоты, метиленхлoрида) раекция начинается в гетерогенной среде, а заканчивается в гомогенной.

Перед этерификацией целлюлозу обычно активируют обработкой в 95-100%-ной уксусной кислоте. Реакцию проводят в течение 2-3 часов при отношении массы смеси к массе целлюлозы 20-30, температурах 10-15 °С (в начале процесса) и 30-50 °С (в конце).

При гетерогенном ацетилировании полученный продукт промывают разбавителем (который затем отгоняют с водяным паром) и водой, затем сушат и отправляют на переработку. При гомогенном ацетилировании образовавшуюся триацетилцеллюлозу высаживают в водный раствор в виде хлопьев, которые промывают и высушивают. Оба варианта реакции реализованы как в виде периодического, так и непрерывного процесса.

Вторичную ацетилцеллюлозу производят частичным омылением триацетилцеллюлозы в 85-95%-ном растворе уксусной кислоты, содержащем в качестве катализатора H2SO4 (7-15% от массы целлюлозы), в течение 12-18 ч при 40-50°С

Ацетаты целлюлозы применяют в производстве ацетатных волокон, пленок полимерных, этролов, лаков, различных мембран.

Гладкова Наталья