1.5.4. Ацетати целюлози
Ацетат целюлози (ацетилцелюлоза)- складний ефір целюлози та оцтової кислоти. Одержують його реакцією ацетилювання целюлози з активнішим, ніж оцтова кислота, ацетилюючим реагентом - оцтовим ангідридом:
Реакція ця необоротна і триває до одержання повністю заміщеного продукту – триацетату целюлози. Для прискорення дифузії оцтового ангідриду в целюлозу необхідна її активація крижаною оцтовою кислотою, що викликає набухання целюлози і перехід її аморфних ділянок зі склоподібного стану високоеластичне. Проте сама реакція ацетилювання повільна. Для її прискорення застосовують каталізатори - сильні мінеральні кислоти: сірчану H2SO4 або хлорну НСlО4. В ацетилюючу суміш, крім ацетилюючого агента та каталізатора, входить розчинник (гомогенний спосіб ацетилювання) або розріджувач (гетерогенний спосіб).
При ацетилюванні одержують первинний ацетат (тріацетат целюлози), що містить 60-61,5% пов'язаної оцтової кислоти (теоретично для тріацетату 62,5%). Він не розчинний в ацетоні та етилацетаті - найбільш широко застосовуються в техніці розчинниках. Частковим гідролізом розведеною сірчаною кислотою первинний ацетат переводять у вторинний, що містить 52-56% пов'язаної оцтової кислоти (СЗ близько 2,5). Він розчинний в ацетоні та етилацетаті.
Ацетати целюлози є термопластами, що володіють також хорошими волокноутворюючими та плівкоутворюючими властивостями. Їх застосовують у виробництві штучних волокон, важкогорючої фото- та кіноплівки, магнітної стрічки, електроізоляційних плівок етролів, лаків.
Ацетатні волокнаотримують з вторинного (ацетатне волокно) та первинного (тріацетатне волокно) ацетату. Волокна формують випаровуванням розчинника з розчинів відповідно у сумішах ацетон водаі метилен-хлорид - етанол - метанол. Волокна використовують для виготовлення шовкових тканин, трикотажних виробів та для технічних цілей.
1.6. Прості ефіри целюлози
Прості ефіри целюлози в даний час набули великого практичного значення. До переваг простих ефірів целюлози відносяться: стійкість до дії хімічних реагентів, водостійкість, морозостійкість, світлостійкість, мала горючість, здатність розчинятися в поширених органічних розчинниках, хороші плівкоутворювальні та термопластичні властивості та ін. Деякі прості ефіри целюлози при органічних розчинниках, але й у розведених водних розчинах лугів і навіть у холодній воді, що має велике значення для їхнього практичного застосування. Найбільшого поширення у промисловості знайшли: етил-, карбоксиметил-, метил- та оксиетилцелюлоза.
Прості ефіри целюлози одержують за реакціямиалкілування. Вихідну целюлозу попередньо активують мерсеризацією. У промисловості для отримання простих ефірів целюлози використовують алкілування алкілгалогенідами (зокрема алкілхлоридами), яке можна представити загальною схемою:
де R – це алкільний радикал.
Процес проводять за підвищеної температури під тиском. Реакція алкілування необоротна. Ступінь заміщення простого ефіру целюлозих(ЗЗ) залежатиме від надлишку реагенту, кількості лугу та умов проведення реакції.
Метилцелюлозу[С6Н7О2(ОН)3-х(ОСН3)х]nотримують взаємодією лужної целюлози з метилхлоридом СН3С1. Найбільше застосування знаходить водорозчинна метилцелюлоза із СЗ=1,4–2,0. Вона знаходить застосування як загусник емульсійних фарб, стабілізатор харчових.продуктів, фармацевтичних та косметичних препаратів, пластифікатор будівельних розчинів, емульгатор для виготовлення клеїв, розчинної пакувальної плівки. У водних розчинах метилцелюлоза має гарні поверхнево-активні властивості.
Етилцелюлозу[С6Н7О2(ОН)3-х(ОС2Н5)х]nотримують взаємодією лужної целюлози з етилхлоридом. Етилцелюлоза – термопласт. Найбільше технічне значення має етилцелюлоза з СЗ = 2,2-2,6, розчинна в багатьох органічних розчинниках. Її використовують для виготовлення електроізоляційних лаків та плівок, клеїв, у виробництві етролів, у композиціях для антикорозійного захисту металів.
Оксіетилцелюлозу(ОЕЦ) (гідроксіетилцелюлозу) отримують взаємодією лужної целюлози з окисом етилену:
[С6Н7О2(ОН)3]п+xnН2С - CH2 [C6H7O2(OH)3-x(OCH2CH2OH)х]n.
Високозаміщена ОЕЦ (СЗ=0,8–1,3) розчинна у воді, суміші етанол – вода, деяких інших органічних розчинниках. Низькозаміщена ОЕЦ (СЗ = 0,2-0,3) розчинна в 2-10% розчинах NaOH. Водорозчинну ОЕЦ застосовують як загусник емульсійних фарб, емульгатора при полімеризації вінілових мономерів, стабілізатора глинистих бурильних розчинів, пластифікатора у виробництві керамічних виробів і т.д.
Карбоксиметилцелюлозу(КМЦ) у вигляді натрієвої солі (NaКМЦ) із СЗ=0,4–1,2 одержують взаємодією лужної целюлози з монохлороцтовою кислотою (або її натрієвою сіллю):
NaКМЦ розчинна у воді та не розчинна в органічних розчинниках. Препарати NaКМЦ застосовують для стабілізації глинистих бурильних рослин.
злодіїв, як флотореагент, як добавка до синтетичних миючих засобів, загусника друкарських фарб,клеючого засобу (наприклад при отриманні паперу), загусника харчових продуктів, фармацевтичних та косметичних препаратів.
Знаходять застосування водорозчинні змішані прості ефіри, такі як етилметилцелюлоза, етилоксиетилцелюлоза, метилоксипропилцел-люлоза, а також ціанетилцелюлоза та ін.