dnes je 30.11.2020

Input:

Deriváty celulózy

6.3.2015, , Zdroj: Verlag Dashöfer

4.10.4.1 Deriváty celulózy

Ing. Miloš Sova, CSc.

Přírodní základ celulózy

Celulóza je přírodní makromolekulární látka, svým chemickým složením se řadí mezi polysacharidy. Polysacharidy obecně jsou sloučeniny složené z mnoha molekul monosacharidů (cukrů), navzájem spojených glykosidickými vazbami. Tyto přírodní látky jsou v přírodě velmi rozšířené a tvoří stavební hmotu mnoha rostlinných tkání. Na rozdíl od nízkomolekulárních monosacharidů - cukrů - jsou polysacharidy většinou nerozpustné ve vodě. Nejznámějšími polysacharidy, odvozenými od cukru glukózy, jsou škrob a celulóza.

Výskyt celulózy

Celulóza je podstatnou částí rostlinné tkáně. Tvoří kostru vyšších rostlin a v některých z nich je obsažena téměř v čisté formě. Příkladem jsou bavlněná vlákna. Velkým zdrojem celulózy je také dřevo, které je základní surovinou pro její získávání. Celulóza je ve dřevě spojena s látkami necelulózového charakteru, jako jsou lignin a pryskyřice. Celulóza se získává z dřevěných třísek, na které se působí roztokem louhu nebo siřičitanu vápenatého, aby necelulózové složky byly převedeny do roztoku.

Chemické složení makromolekuly celulózy:

Reaktivita celulózy

Vidíme, že monomerní složkou celulózy je glukóza. Zhruba tisíc molekul glukózy vytváří jednu makromolekulu celulózy. Tři reaktivní hydroxylové skupiny na každé molekule glukózy jsou schopny další chemické reakce, především esterifikace a étherifikace. Vznikají tak technicky významné produkty – estery celulózy a éthery celulózy. Podle stupně, do kterého je reakce provedena, získáme monoestery, diestery nebo triestery.

Technické využití celulózy

Celulóza je základní surovinou pro mnoho technických výrobků. Účinkem kyseliny dusičné vznikají z celulózy estery kyseliny dusičné. Trinitrát celulózy je základem výroby střelných prachů. Za mírnějších podmínek vzniká z celulózy dinitrát. Takové nitráty celulózy se rozpouštějí ve směsi alkoholu a étheru na roztok nazývaný kolodium, z něhož se vyráběly fotografické filmy. Plastifikací dinitrátu celulózy s polovičním množstvím kafru byl připraven první technický plast – celuloid. Éthery celulózy vznikají z alkalicelulózy účinkem benzylchloridu nebo ethylchloridu. Sodná sůl karboxymethylcelulózy je základem výroby celofánu.

Technické využití celulózy

Z alkalicelulózy se připravují účinkem sirouhlíku xanthogenáty celulózy, které jsou základem tzv. viskózy. Vodný roztok viskózy se protlačuje tryskami a získávají se vlákna viskózového hedvábí.

Celulóza jako obnovitelný zdroj

Makromolekulární látky na bázi celulózy byly objeveny a technicky využity jako jedny z prvních. Teprve následně byly objeveny první zcela syntetické polymerní hmoty. Ropa a uhlí v dalších letech postupně vytlačily celulózu jako surovinu pro výrobu technicky významných produktů. Vzhledem k tomu, že celulóza jako přírodní surovina patří mezi obnovitelné zdroje, je nepochybné, že s postupným vyčerpáváním fosilních zdrojů (ropa a uhlí) získá opět na důležitosti.

Estery celulózy

Z celulózy se vyrábějí i technicky významné plasty na bázi esterů celulózy. Jsou to nekrystalické, amorfní termoplasty, a to acetát celulózy (CA), propionát celulózy (CP) a acetobutyrát celulózy (CAB).

Lesk a poškrábání

Estery celulózy mají zajímavé vlastnosti. Především vynikají vysokými hodnotami pevnostních vlastností a spolu s tím i vysokou odolností vůči poškrábání. Jejich zajímavou vlastností je schopnost dosáhnout vysokého lesku následným leštěním součástí, což je zejména známo u leštění brýlových obrub. Výrobky z esterů celulózy mají samolešticí schopnost.

Houževnatost

Estery celulózy mají rovněž vysokou schopnost odolávat rázovému zatěžování, mají vysokou houževnatost. Z tohoto důvodu se používají na výrobku zálisků s kovovými součástmi.

Tečení

Bohužel estery celulózy mají poměrně velký sklon k tečení, podléhají trvalé deformaci dlouhodobě působícím napětím. To platí zejména pro acetát celulózy, jenž by z těchto důvodů neměl být používán na výrobky s vysokými nároky na rozměrovou přesnost.

Navlhavost

Pevnostní chování esterů celulózy je výrazně závislé na obsahu vody ve hmotě. Relativně snadno pohlcují vodu z okolního prostředí. Voda pohlcená estery celulózy působí jako změkčovadlo. Snižuje jejich pevnost a