აცეტილცელულოზა

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                        აცეტილცელულოზა

აცეტილცელულოზას სტრუქტურული ფორმულა

ცელულოზის აცეტატები — ცელულოზის ძმარმჟავა ეთერები. აცეტილცელულოზას ღებულობენ ცელულოზის (ბამბის ღინღლი, მერქნის გაკეთილშობილებული ცელულოზა) ძმრის ანჰიდრიდის მოქმედებით სხვადასხვა კატალიზატორის და გამხსნელის თანაობისას:

რეაქციის საბოლოო პროდუქტს — ცელულოზის ტრიაცეტატს, ტექნიკაში ჩვეულებრივ ტრიაცეტილცელულოზას ან კიდევ პირველად აცეტატს უწოდებენ. ტრიაცეტატის ნაწილობრივი ჰიდროლიზისას ეგრეთ წოდებული მეორეული აცეტატი მიიღება.

აცეტილცელულოზა თეთრი ამორფული მასაა. აცეტილცელულოზა (განსაკუთრებით ტრიაცეტატი) მცირედ ჰიგროსკოპულია, შუქმედეგია, კარგი ფიზიკურ-მექანიკური თვისებები აქვს და პრაქტიკულად არ იწვის. 190–210°C-ზე აცეტილცელულოზის ნაკეთობა ფერს იცვლის, ხოლო 230°C-ზე იწყებს დაშლას. ტუტეები და მინერალური მჟავები აცეტილცელულოზის თანდათანობით გასაპვნას იწვევს. პირველადი აცეტილცელულოზა იხსნება ძმარმჟავაში, მეთილენქლორიდში, ქლოროფორმში, დიქლორეთანში, ანილინში, პირიდინში; მეორეული აცეტატი — აცეტონში, აცეტონისა და სპირტის ნარევში, ეთილაცეტატში, დიოქსანში და სხვა ორგანულ გამხსნელში. აცეტილცელულოზას იყენებენ აცეტატური ბოჭკოს, აფსკების (კერძოდ, ელექტროსაიზოლაციო), პლასტმასების წარმოებაში.

იხ. ვიდეო - Cellulose acetate membrane electrophoresis tank

მიღებისა და განოყენების ისტორია

ცელულოზის აცეტატი პირველად ლაბორატორიაში მიიღო ინგლისელმა ქიმიკოსმა ჩარლზ ფრედერიკ კროსმა 1894 წელს. მან შენიშნა, რომ ცელულოზის აცეტატს ნიტროცელულოზის მსგავსი თვისებები ჰქონდა, მაგრამ არ იყო აალებადი. თუმცა, წარმოების მაღალი ღირებულების გამო, ახალი მასალისთვის განაცხადის დაუყოვნებლივ პოვნა ვერ მოხერხდა. 1909 წელს არტურ ეიჩენგრიუნმა მიიღო ცელონი, რომელიც მსგავსია ცელულოიდის თვისებებით. Cellon-ს ჰქონდა ხანძარსაწინააღმდეგო უპირატესობა და გამოიყენებოდა ფილმების წარმოებაში. მოგვიანებით გამოიგონეს ხისგან ცელულოზის აცეტატის მიღების მეთოდი. ეს მეთოდი საგრძნობლად იაფი აღმოჩნდა, ვიდრე ადრე გამოყენებული ბამბის მატყლიდან მოპოვების მეთოდი. ასევე, ცელულოზის აცეტატი გამოიყენებოდა ლაქების დასამზადებლად, რომლებიც გამოიყენებოდა თვითმფრინავების ლითონის ზედაპირების დასაფარავად და როგორც საიზოლაციო მასალა. ასევე გამოიყენებოდა წყალგაუმტარი ქსოვილების, ხელოვნური ტყავის და ა.შ.

გამოყენება 

ცელულოზის ტრიაცეტატი, ან ტრიაცეტილცელულოზა, არის მთავარი ნივთიერება ფოტო და ფირის სუბსტრატების წარმოებაში 1952 წლიდან. გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, იგივე მასალა გამოიყენებოდა, როგორც საფუძველი მაგნიტური ლენტები. თანამედროვე კინოფილმებში ცელულოზის ტრიაცეტატს ცვლის პოლიესტერის შეუმცირებელი საყრდენი. ჩვეულებრივ მოიხსენიება როგორც პირველადი აცეტატი, შეიცავს 62.5% შეკრულ ძმარმჟავას. ხსნადი ძმარმჟავაში, მეთილენქლორიდში, ქლოროფორმში, დიქლორეთანში, ანილინში, პირიდინში.

ცელულოზის აცეტატზე დაფუძნებული პლასტმასი (ეტროლები) გამოიყენება გამძლე პლასტმასის დასამზადებლად. ეტროლები გამოიყენება ბუნებრივი აირის სატუმბი მილების, მანქანების ნაწილების, თვითმფრინავების, გემების (ბორბლები, ინსტრუმენტების პანელები, სახელურები, სამაჯურები), ტელეფონების, რადიოსა და ტელევიზიის მიმღებების, სამედიცინო ინსტრუმენტების, სათვალეების ჩარჩოების, სათამაშოების, მაგიდის ჩოგბურთის ბურთების წარმოებაში. გალავანი და საკანცელარიო ნივთები, სიმებიანი მუსიკალური ინსტრუმენტების პლექტრუმები და სხვ.; ეტროლების გამჭვირვალე ფურცლები - დამცავი და სანახავი ეკრანები, მაგალითად, რადიოაქტიურ და ადვილად ფეთქებადი ნაერთებთან მუშაობისას. ეტროლების პროდუქტები შესაფერისია არქტიკისა და ტროპიკების ექსტრემალურ პირობებში მუშაობისთვის.

ბოლო დრომდე, ცელულოზის აცეტატის გამოყენება რაიონის წარმოებისთვის შედარებით შეზღუდული იყო, მაგრამ სწორედ აქ შეიძლება ველოდოთ მისი გამოყენების მნიშვნელოვან განვითარებას უახლოეს მომავალში, ცელულოზის აცეტატის ღირებულების მკვეთრი შემცირების გამო. როგორც ასეთი რაიონის შეღებვის სირთულეების აღმოფხვრა ამ მიზნით შესაფერისი სპეციალური საღებავების აღმოჩენით. ხის რბილობისაგან ცელულოზის აცეტატის დამზადებისას შეიძლება ვიფიქროთ ხელოვნური აბრეშუმის ქსოვილების კონკურენციაზე ბამბის ქსოვილებთან.

2005 წელს გამოჩნდა გამოგონება ცელულოზის აცეტატის საფუძველზე, რომელიც ეხება მყარი სარაკეტო საწვავის ჯავშანტექნიკის სფეროს, კერძოდ, თერმოპლასტიკური დაბალი კვამლის ჯავშანტექნიკის შემუშავებას. აცეტილცელულოზაზე დაფუძნებული თერმოპლასტიკური დაბალი კვამლის ჯავშანტექნიკა შეიცავს აცეტილცელულოზას, აცეტილტრიეთილციტრატს, β-(2,4-დინიტროფენოქსი) ეთანოლს და შემავსებელს. შემავსებლად გამოიყენებოდა კალციუმის კარბონატი, ხოლო ჯავშანტექნიკის კომპონენტები მიღებულ იქნა შემდეგი თანაფარდობით (წონით%): აცეტილტრიეთილციტრატი 25–36, β-(2,4-დინიტროფენოქსი) ეთანოლი 2.0, კალციუმის კარბონატი 30–50, ცელულოზის აცეტატი დანარჩენი. ეფექტი: გამოგონება შესაძლებელს ხდის ჯავშანტექნიკის თერმული წინააღმდეგობის გაზრდას კვამლის გამომუშავების უნარის დაბალი დონის შენარჩუნებით.

ცელულოზის აცეტატი არის ეფექტური შემკვრელი, რომელიც გამოიყენება ტაბლეტების წარმოებაში. თუმცა წყალში უხსნადობა ზღუდავს მის გამოყენებას. ამ მხრივ, მეორადი აცეტილცელულოზის გამოყენება დიდ შესაძლებლობებს იძლევა. მეორადი ცელულოზის აცეტატი შეიძლება გამოყენებულ იქნას წამლების გადამზიდავ პოლიმერად მათი მოქმედების გახანგრძლივების მიზნით. მეორადი ცელულოზის აცეტატი მიიღება ცელულოზის ტრიაცეტატის ნაწილობრივი საპონიფიკაციის პროდუქტის სახით. მეორადი ცელულოზის აცეტატი შეიცავს უფრო თავისუფალ ჰიდროფილურ ჯგუფებს და ხასიათდება უფრო მაღალი ჰიდროფილურობით და სხვა ინგრედიენტებთან სხვადასხვა ინტერმოლეკულური ბმების წარმოქმნის უფრო დიდი უნარით. მეორადი ცელულოზის აცეტატის წყალხსნარებს 5-7% კონცენტრაციით აქვს ელასტიური გელის ფორმა, რომელიც ადვილად იხსნება წყლით. მეორადი ცელულოზის აცეტატის ხსნარები ფიზიოლოგიურად გულგრილია, აქვს ნეიტრალური რეაქცია, უსუნო და უგემოვნო, სტაბილურია 20-30 დღის განმავლობაში. მეორადი აცეტილცელულოზა იძლევა მისგან წყალში ხსნადი ბოჭკოების წარმოქმნას, რომლებსაც აქვთ დაბალი სიმტკიცე. მეორადი აცეტილცელულოზის აცეტილაციის ხარისხის შეცვლით შესაძლებელია ნაკერის ან ჩამკეტი მასალის სასურველი ხსნადობის დროულად მიღწევა. მეორადი აცეტილცელულოზის ბოჭკოების საფუძველზე მიზანშეწონილად მიჩნეულია ბაქტერიციდული დამამუხრუჭებელი მასალების წარმოება მათი სამკურნალო ნივთიერებების ნარევიდან ან ამ ნივთიერებების პირდაპირი ქიმიური დამატების გზით. ატმოსფერული ზემოქმედებისგან, ძირითადად ტენიანობისგან დასაცავად, ტაბლეტები დაფარულია (ფილმები), რომლებიც იხსნება კუჭის წვენის მჟავების და ფერმენტების გავლენის ქვეშ. ტაკიელ-ფილები (სისქე 0,06-0,1 მმ) საკმაოდ საიმედოდ ეწინააღმდეგება ტენიანობას, ამავდროულად უზრუნველყოფს მათ დაშლას კუჭში 10-20 წუთში. ასეთი ფირის შემქმნელები მოიცავს ცელულოზის აცეტატს და ცელულოზაზე დაფუძნებულ ზოგიერთ სხვა ნივთიერებას (დიეთილი და ბენზიამინომეთილცელულოზა, ამინოაცეტილცელულოზის ალკილის წარმოებულები და ა.შ.). ტაბლეტები დაფარულია ამ ნივთიერებების ხსნარებით ორგანულ გამხსნელებში - ეთილის ან იზოპროპილის სპირტით ან აცეტონით.

დღეს ცელულოზის აცეტატი ერთ-ერთი უდავო ლიდერია იმ მასალებში, რომლებიც გამოიყენება როგორც ჩარჩოების, ასევე სათვალეების წარმოებისთვის. ცელულოზის აცეტატით დამზადებული ჩარჩოები, სხვადასხვა შეფასებით, პლასტმასის ჩარჩოების ბაზრის დაახლოებით 70%-ს იკავებს. ზოგადად, ბაზარზე დომინირებს დაფქული ჩარჩოები, რადგან ისინი საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ უფრო მრავალფეროვანი ფორმები და ფერები. დიდი პოპულარობით სარგებლობს ლამინირებული „მრავალფენიანი“ მოდელები, რომლებიც იყენებენ ცელულოზის აცეტატის მრავალფეროვან ფენებს, რომელთა პლასტიკური თვისებები აადვილებს ასეთი „სენდვიჩების“ დამზადებას ფენების გამოყოფის შიშის გარეშე. ჩარჩოების მაღალი ფასის კატეგორიას მიეკუთვნება ცელულოზის აცეტატით დამზადებული ჩარჩოების მრავალი კოლექცია, რომლებიც წარმოებულია ისეთი კომპანიების მიერ, როგორიცაა Alain Mikli, Face a Face, Morel, Lafont, Prodesign Denmark, Lunettes Beausoleil, Brenda. მათი წარმოებისთვის საჭიროა 50-მდე ოპერაცია, რომელთაგან ბევრი ვერ განხორციელდება ხელით შრომის გამოყენების გარეშე. ამჟამად ელექტროფორეზისთვის გამოიყენება ცელულოზის აცეტატის ფილმები. მათ აქვთ ერთგვაროვანი მიკროფოროვანი სტრუქტურა, რომელიც წააგავს მიკროსკოპულ ღრუბელს, ფორების საშუალო დიამეტრი რამდენიმე მიკრონი. მათში შეინიშნება ზონების გაცილებით ნაკლებად გამოხატული გაფართოება, ვიდრე ფილტრის ქაღალდზე, რომელიც ხასიათდება ძალიან ჰეტეროგენული განშტოებული სტრუქტურით. ცელულოზის აცეტატის ფილმები მაღალი სისუფთავისაა. ჰემიცელულოზები და ლიგნინები მათში არ არის, მძიმე ლითონები კი მხოლოდ უმნიშვნელო რაოდენობით გვხვდება. ცელულოზის აცეტატის ფილებს ცილების ადსორბციის გაცილებით დაბალი უნარი აქვთ, ვიდრე ქაღალდს, ამიტომ ისინი არ წარმოქმნიან „კუდებს“, რომლებიც შეინიშნება ფილტრის ქაღალდზე ელექტროფორეზის დროს. შეღებვის შემდეგ ფონი უფერო აღმოჩნდება და მასზე გამოყოფილი ზოლები აშკარად ჩნდება. ეს უპირატესობები შესაძლებელს ხდის ელექტროფორეზის გამოყენებას ცელულოზის აცეტატის ფენებზე ძალიან მცირე რაოდენობით ნივთიერებების შესასწავლად და ექსპერიმენტის ჩატარებას ნაკლები დრო სჭირდება. გარდა ამისა, ცელულოზის აცეტატი არის იმუნოდიფუზიისთვის შესაფერისი საშუალება და, შესაბამისად, მისგან ფილმებს შეუძლიათ. გამოიყენებოდა იმუნოელექტროფორეზისთვის.თავდაპირველად, ფილმები ცელულოზის აცეტატის ფილმები განკუთვნილი იყო ფილტრაციისთვის და კონმა მათ რეკომენდაცია გაუწია, როგორც დამხმარე საშუალება ელექტროფორეზისთვის 1957 წელს. მას შემდეგ, მათ ფართო გამოყენება ჰპოვეს. ფილტრის ქაღალდი, რომელიც ხშირ შემთხვევაში ხელს უშლის მათ გამოყენებას ელექტროფორეზის ნაცვლად ქაღალდის ნაცვლად. ეს მეთოდი სასარგებლოა მცირე რაოდენობით ნივთიერებების გამოყოფისთვის, განსაკუთრებით იმის გათვალისწინებით, რომ მას ასევე აქვს უფრო მაღალი გარჩევადობა და ნაკლებ დროს მოითხოვს. 60-იან წლებში ინდუსტრია იწარმოებოდა. რამდენიმე ტიპის მოწყობილობა მიკროელექტროფორეზისთვის ცელულოზის აცეტატზე. ამავდროულად, შემოთავაზებული იყო მოდიფიცირებული დამხმარე საშუალება - ჟელატინიზებული ცელულოზის აცეტატი, რომელსაც ეწოდება ცელოგელი (Ce'llogel). ჩვეულებრივი ცელულოზის აცეტატის ფილმებისგან განსხვავებით, ცელოგელი მიეწოდება სველი სახით და გამოყენებამდე უნდა ინახებოდეს 30%-იან მეთანოლში.

ჩვეულებრივ, ცელულოზის აცეტილაცია იწვევს პროდუქტს სამივე ჰიდროქსილის სრული ჩანაცვლებით აცეტატური ჯგუფებით, ანუ ცელულოზის ტრიაცეტატით. ცელულოზის ტრიაცეტატი ხსნადია მხოლოდ ძვირადღირებულ ან ტოქსიკურ გამხსნელებში, როგორიცაა ქლოროფორმი ან ტეტრაქლოროეთანი, რაც ხელს უშლის მის გავრცელებას გარკვეული დროის განმავლობაში. შემდეგ ნაჩვენები იყო, რომ რბილი მჟავა ჰიდროლიზი წარმოქმნის ცელულოზის აცეტატს (ცელულოზის დიაცეტატს) აცეტონში ხსნად. ჰიდროლიზი ტარდება მანამ, სანამ არანაკლებ ერთი აცეტატის ჯგუფი კვლავ არ შეიცვლება ჰიდროქსილით. ცელულოზის დიაცეტატის თვისებები განსხვავდება აცეტილაციის ხარისხზე, გამოყენებული პლასტიზატორის რაოდენობასა და ტიპზე, მაგრამ ზოგადად ეს არის მყარი, გამძლე მასალა კარგი მშრალი ელექტრული თვისებებით, აერთიანებს კარგ საიზოლაციო თვისებებს რკალის და კოროზიის წინააღმდეგობას. დიაცეტატმა დაამტკიცა თავი დიაცეტატური ფილმების წარმოებაში.

დიაცეტატური ფილმები ძალიან მგრძნობიარეა ტენიანობის შთანთქმის მიმართ და, შესაბამისად, არ განსხვავდება განზომილებიანი სტაბილურობით, როდესაც იცვლება ტენიანობა. მათ აქვთ მაღალი გამჭვირვალობა და კარგი პრიალა, მშრალი ცრემლის ძალა. ისინი კარგად იღებენ ბეჭდვას; ისინი გამოიყენება მრავალშრიანი ლამინატების გარე ფენად, როგორც აცვიათ მდგრადი საფარი. პლასტიზატორების სავალდებულო არსებობა მოითხოვს ზრუნვას საკვების შეფუთვის ბრენდის არჩევისას.

ფირები რბილდება გაცხელებისას, მაგრამ შედუღება შეუძლებელია, ამიტომ ფილმების კავშირი არ არის