Пластмассы на основе модифицированных природных полимеров

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах.

Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных.

Строение целлюлозы

Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентной связью с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F . Водородные связи могут

быть межмолекулярными или внутримолекулярными.

•Целлюлоза занимает важное место в истории полимеров, поскольку она была использована для создания первых искусственных полимеров, таких как нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы и вискоза.

•Сама целлюлоза, не обладая пластичностью, не может быть связующим в производстве пластических масс, тогда как эфирам целлюлозы в определенных условиях свойственна пластичность.

•Важным видом химической переработки целлюлозы является получение простых и сложных эфиров, что возможно благодаря наличию в элементарном звене макромолекулы целлюлозы гидроксильных групп (в каждом глюкозном остатке содержатся три гидроксильные группы).

Гидратцеллюлоза

•Целлюлозу для получения пластмасс выделяют из отходов древесины, хлопкового пуха, соломы путем ряда обработок: очищают от сопутствующих

веществ, промывают, отбеливают, высушивают и получают гидратцеллюлозу.

•Гидратцеллюлоза, в отличие от природной целлюлозы, обладает более высокой гигроскопичностью, накрашиваемостью, растворимостью и реакционной способностью.

•Из гидратцеллюлозы получают бумагу, вискозу, целлофан и эфиры целлюлозы.

Получение гидратцеллюлозы

•Гидратцеллюлоза, одна из структурных модификаций целлюлозы, имеет тот же химический состав, что и природная целлюлоза, но отличается от неё по свойствам. При образовании гидратцеллюлозы происходит ослабление межмолекулярных связей, а следовательно и изменение свойств природной целлюлозы.

•Гидратцеллюлозу получают из природной целлюлозы:

•обработкой целлюлозы концентрированными (17—35%- ными) растворами щелочей и разложением образовавшейся щелочной целлюлозы;

•этерификацией целлюлозы и последующим омылением сложных эфиров;

•механическим размолом целлюлозы.

Эфиры целлюлозы

•Эфиры целлюлозы синтезируют с целью придания целлюлозе нового комплекса свойств, в частности растворимости и термопластичности.

Эфиры целлюлозы, продукты замещения атомов водорода гидроксильных групп макромолекулы целлюлозы на алкильные (простые эфиры) или кислотные (сложные эфиры) остатки;

общая формула:

[С6Н7О2 (ОН)3-к (OR) k] n,

где R = — CH3; —C2H5; —С (О) СН3; —NO2 и др.;

к — число замещенных ОН-групп в одном элементарном звене (степень замещения).

Каждое звено макромолекулы содержит 3 группы ОН, которые способны вступать в реакции с образованием простых и сложных эфиров; в случае смешанных эфиров целлюлозы замещающие радикалы различны.

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ – класс органических соединений содержащих фрагмент R– O–R', в котором две органические группы соединены атомом кислорода. Сложные эфиры — производные кислородосодержащих кислот (как карбоновых так и минеральных), формально являющиеся продуктами замещения атомов водорода гидроксильной группы (-OH) на углеводородный остаток.

Химическая модификация целлюлозы

Метилцеллюлоза

Простые метиловые эфиры целлюлозы общей формулы [C6H7O2(OH)3-x(OCH3)x]n (х = 1, 2 или 3);

Метилцеллюлоза (МЦ) – порошок или волокнистое вещество белого цвета. При содержании в макромолекуле 3-4% метоксильных групп ( - OCOCH3) не

растворима в воде, при их содержании от 22% до 26% растворима в холодной воде. При растворении образует прозрачные, вязкие растворы. Метилцеллюлоза растворима в муравьиной и уксусной кислотах, глицерине. Она легко воспламеняется, взрывоопасна, нетоксична, обладает высокой адгезией.

Применение:

производство клеев (обойных, для кожи и других материалов); водорастворимые упаковочные пленки для удобрений; загуститель печатных красок в текстильной промышленности (заменила крахмал)

производство мелованной бумаги, гуаши; очищенная как добавка в пищу для похудения;

стабилизатор кремов для бритья, мороженого, шампуней.

•Метилцеллюлозу получают обрабатывая целлюлозу сначала щелочью, а затем метилхлоридом (под давлением). Аналогично получают этилцеллюлозу.