خلات السليلوز هي مادة متعددة الاستخدامات مشتقة من السليلوز. يتم استخدامه في تطبيقات مختلفة مثل المنسوجات والأفلام والنظارات نظرًا لمتانته الممتازة وشفافيته وقابليته للتحلل البيولوجي.
| اسم الأيوباك | خلات السليلوز |
| الصيغة الجزيئية | (C6H7O2(OH)3/2)ن |
| CAS رقم | 9004-35-7 |
| المرادفات | خلات السليلوز، أسيتيل السليلوز، أسيتوسيل، السليلوز |
| إنتشي | إنتشي = 1S/C6H7O2.C4H6O2/c1-4(7)8-6-3-2-5(6)9;1-3(2)4/h2-3.6H,1H3;1-2H3 |
خصائص خلات السليلوز
صيغة خلات السليلوز
صيغة خلات السليلوز هي (C6H7O2(OH)3/2)n. وهو مشتق من السليلوز عن طريق استبدال بعض مجموعات الهيدروكسيل بمجموعات O(CO)CH3. تمثل هذه الصيغة بنية الوحدة المتكررة لبوليمر خلات السليلوز.
خلات السليلوز الكتلة المولية
يمكن أن تختلف الكتلة المولية لأسيتيل السليلوز اعتمادًا على درجة البلمرة. في المتوسط، يتراوح من عدة آلاف إلى أكثر من مائة ألف جرام لكل مول. تؤثر الكتلة المولية على الخواص الفيزيائية وسلوك الأسيتيل سلولوز.
نقطة غليان خلات السليلوز
يتمتع الأسيتيل سلولوز بنقطة غليان عالية نسبيًا، تتراوح عادة بين 260 و350 درجة مئوية. يعد نطاق درجة الحرارة هذا ضروريًا لمعالجة وتشكيل مواد الأسيتيل السليلوز، على سبيل المثال في إنتاج الألياف والأغشية والتطبيقات الصناعية الأخرى.
خلات السليلوز نقطة الانصهار
الأسيتيل سلولوز لديه نقطة انصهار معتدلة، عادة حوالي 200 إلى 260 درجة مئوية. يسمح نطاق درجة الحرارة هذا بسهولة ذوبان وتشكيل مواد الأسيتيل السليلوز أثناء عمليات التصنيع.
كثافة خلات السليلوز جم / مل
تختلف كثافة أسيتيل السليلوز اعتمادًا على تركيبته المحددة ودرجة البلمرة. بشكل عام، تتراوح الكثافة من 1.27 إلى 1.34 جرام لكل مليلتر. تساهم هذه الكثافة في خفة المنتجات القائمة على الأسيتيل السليلوز.
خلات السليلوز الوزن الجزيئي
يعتمد الوزن الجزيئي لأسيتيل السليلوز على درجة البلمرة. ويتراوح بشكل عام من عدة آلاف إلى أكثر من مائة ألف جرام لكل مول. يؤثر الوزن الجزيئي على خصائص مختلفة للأسيتيل السليلوز، بما في ذلك قوته الميكانيكية وقابليته للذوبان.
هيكل خلات السليلوز
يتكون هيكل أسيتيل السليلوز من وحدات الجلوكوز المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط جليكوسيدية. ترتبط مجموعات O(CO)CH3 ببعض مجموعات الهيدروكسيل، مما يؤدي إلى سلسلة سليلوزية مستبدلة جزئيًا. يعطي هذا الهيكل أسيتيل السليلوز خصائصه الفريدة.
ذوبان خلات السليلوز
أسيتيل السليلوز قابل للذوبان في مجموعة واسعة من المذيبات، بما في ذلك الأسيتون، وخلات الإيثيل والكلوروفورم. تسمح قابلية الذوبان هذه بسهولة معالجة وتصنيع مواد الأسيتيل السليلوز بأشكال مختلفة مثل الأفلام والألياف والطلاءات.
| مظهر | الصلبة البيضاء |
| جاذبية معينة | 1.27 – 1.34 جم/مل |
| لون | عديم اللون إلى أصفر شاحب |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | عدة آلاف – أكثر من 100.000 جم/مول |
| كثافة | 1.27 – 1.34 جم/مل |
| نقطة الانصهار | 200 – 260 درجة مئوية |
| نقطة الغليان | 260 – 350 درجة مئوية |
| نقطة فلاش | > 150 درجة مئوية |
| الذوبان في الماء | لا يتحلل في الماء |
| الذوبان | قابل للذوبان في الأسيتون، خلات الإيثيل، والكلوروفورم |
| ضغط البخار | ضئيلة |
| كثافة بخار | غير متاح |
| pKa | غير متاح |
| الرقم الهيدروجيني | غير قابل للتطبيق |
سلامة ومخاطر خلات السليلوز
يعتبر الأسيتيل سلولوز آمنًا بشكل عام للاستخدامات الشائعة، مع سمية منخفضة ومخاطر صحية قليلة. ومع ذلك، من المهم إدارتها بمسؤولية. قد يسبب الاتصال المباشر بألياف أو أغشية أسيتيل السليلوز تهيجًا خفيفًا للجلد والعينين لدى بعض الأشخاص. أثناء المعالجة أو التصنيع، يُنصح بالمحافظة على تهوية جيدة لتجنب استنشاق الجزيئات الدقيقة أو الأبخرة. قد تشتعل مواد الأسيتيل السليلوز القابلة للاحتراق إذا تعرضت للهب المكشوف أو الحرارة العالية، مما ينتج عنه أبخرة مزعجة وربما سامة. يجب اتباع إجراءات التخزين والتعامل والتخلص المناسبة لتقليل أي مخاطر محتملة وضمان السلامة في بيئات العمل.
| رموز الخطر | لا أحد |
| وصف الأمان | يعتبر الأسيتيل سلولوز آمنًا بشكل عام عند التعامل معه بشكل صحيح. تجنب الاتصال المباشر مع العينين والجلد. الحفاظ على تهوية جيدة أثناء العلاج. يُخزن في مكان بارد وجاف، بعيدًا عن اللهب المكشوف. اتبع إجراءات المناولة والتخزين والتخلص المناسبة. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | غير قابل للتطبيق |
| رمز النظام المنسق | 3912.39.00 |
| فئة الخطر | لا تصنف على أنها خطيرة |
| مجموعة التعبئة | غير قابل للتطبيق |
| تسمم | سمية منخفضة |
طرق تصنيع خلات السليلوز
يمكن لطرق مختلفة تصنيع أسيتيل السليلوز. إحدى الطرق الشائعة هي أسترة السليلوز باستخدام أنهيدريد الأسيتيك أو حمض الأسيتيك في وجود محفز. في هذه العملية، تتفاعل مجموعات الهيدروكسيل من السليلوز مع مجموعات الأسيتيل من أنهيدريد الخل، لتحل محل مجموعات الهيدروكسيل مجموعات -O(CO)CH3. تتيح ظروف درجة الحرارة والوقت التي يتم التحكم فيها الحصول على درجة الاستبدال المطلوبة.
هناك طريقة أخرى تستخدم مشتقات السليلوز، مثل ثلاثي أسيتات السليلوز أو ثنائي أسيتات السليلوز، كمواد خام. يتم الحصول على هذه المشتقات عن طريق أستلة السليلوز الجزئي أو الكلي. تفاعل هذه المشتقات مع أنهيدريد الأسيتيك أو حمض الأسيتيك ينتج عنه أسيتيل سلولوز.
وبدلاً من ذلك، يمكن لأستيل السليلوز المباشر مع أنهيدريد الخل ومحفز حمض قوي تصنيع أسيتيل السليلوز. تلغي هذه الطريقة الحاجة إلى مشتقات السليلوز المعدلة مسبقًا.
تقدم كل طريقة تصنيع مزاياها واعتباراتها الخاصة من حيث ظروف التفاعل، ودرجة الاستبدال، وخصائص الأسيتيل سلولوز. يعتمد اختيار طريقة التوليف على متطلبات التطبيق المحددة والخصائص المرغوبة لمنتج الأسيتيل سلولوز.
استخدامات خلات السليلوز
يجد الأسيتيل سلولوز تطبيقات في مختلف الصناعات بسبب خصائصه المتنوعة. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة للأسيتيل السليلوز:
- تستخدم صناعة النسيج ألياف أسيتيل السليلوز لإنتاج أقمشة ذات ملمس فاخر وبريق عالي وقابلية ممتازة للثني.
- تستخدم أفلام أسيتيل السليلوز في إنتاج الأفلام الفوتوغرافية، بالإضافة إلى تطبيقات التعبئة والتغليف والتصفيح والفنون الرسومية.
- يستخدم المصنعون على نطاق واسع أسيتيل السليلوز في إنتاج إطارات النظارات نظرًا لوزنه الخفيف ومتانته وقدرته على التشكيل في أشكال وألوان مختلفة.
- يستخدم المنتجون أسيتيل السليلوز في مرشحات السجائر لاحتجاز الجزيئات الضارة بشكل فعال.
- تستخدم التطبيقات المختلفة مثل الدهانات والورنيشات والورنيش أسيتيل السليلوز كمواد طلاء.
- تستخدم عمليات الترشيح مثل التناضح العكسي والترشيح الفائق أغشية الأسيتيل السليلوز لتنقية المياه وفصل المواد.
- تستخدم صناعات مثل النجارة والتغليف مواد لاصقة أسيتيل السليلوز لخصائص الترابط الجيدة.
- التطبيقات الطبية، بما في ذلك ضمادات الجروح، وأنظمة توصيل الأدوية، وسقالات هندسة الأنسجة، تستخدم الأسيتيل سلولوز.
- يتضمن إنتاج السلع الاستهلاكية مثل فرشاة الشعر والأمشاط ومقابض أدوات المطبخ الأسيتيل سلولوز.
- تستخدم مواد التعبئة والتغليف، بما في ذلك العبوات الفقاعية وأكياس الأسيتيل سلولوز، الأسيتيل سلولوز بسبب شفافيته ومقاومته للرطوبة.
يسلط تنوع التطبيقات الضوء على تنوع الأسيتيل سلولوز واستخدامه على نطاق واسع في العديد من الصناعات.
أسئلة:
س: هل خلات السليلوز قابلة للتحلل؟
ج: نعم، الأسيتيل سلولوز قابل للتحلل الحيوي، مما يعني أنه يمكن تحلله بالعمليات الطبيعية مع مرور الوقت.
س: هل خلات السليلوز قطبية أم غير قطبية؟
ج: أسيتيل السليلوز قطبي بسبب وجود مجموعات خلات، مما يضفي بعض القطبية على الجزيء.
س: هل يذيب الميثانول خلات السليولوز؟
ج: نعم، يمكن للميثانول أن يذيب أسيتيل السليلوز بسبب قدرته على تعطيل القوى بين الجزيئات داخل البوليمر.
س: هل يمكن لخلات السليلوز أن تلتصق بأخرى سلبية؟
ج: لا، ليس لدى الأسيتيل سلولوز خصائص لاصقة متأصلة ويتطلب عمومًا عوامل لاصقة إضافية للالتصاق بالأسطح الأخرى.
س: كيفية منع التحلل المائي لورقة خلات السليلوز؟
ج: لتجنب التحلل المائي لصفائح أسيتيل السليلوز، يجب تخزينها في بيئة جافة، بعيدًا عن الرطوبة وظروف الرطوبة العالية.
س: كيفية صنع خلات السليلوز؟
ج: يمكن تصنيع الأسيتيل سليلوز عن طريق أستيل السليلوز باستخدام أنهيدريد الأسيتيك أو حمض الأسيتيك في وجود عامل محفز، تليها خطوات التنقية والمعالجة.
س: كيفية صنع مجوهرات خلات السليلوز؟
ج: يمكن صنع مجوهرات الأسيتيل السليلوز عن طريق قطع وتشكيل وتلميع صفائح أو خرز الأسيتيل السليلوز، ثم تجميعها في تصميمات المجوهرات المرغوبة.
س: هل خلات السليلوز سامة؟
ج: يعتبر الأسيتيل سلولوز عمومًا ذو سمية منخفضة وآمن للاستخدامات الشائعة عند التعامل معه بشكل صحيح.
س: مما يتكون خلات السليلوز؟
ج: يتم تصنيع الأسيتيل السليلوز من السليلوز، وهو بوليمر طبيعي مشتق من مصادر نباتية، من خلال عملية تعديل كيميائية تُدخل مجموعات -O(CO)CH3 إلى بنية السليلوز.