Cel·lulosa

editor — Fri, 05 Apr 2013 08:51:07 +0000

Pestanyes verticals

Dades generals

Classificació:

Polimèric

Naturals

Cel·lulosa

Nomenclatura:

Composició química:

(C₅H₄O[CH₂OR-(OR₂)]-O-)n R= COCH₃ o H.

Primeres matèries:

Acetat de cel·lulosa; Anhídrid acètic: acetaldehid; acetilè i cel·lulosa

Unitat química estructural repetitiva

La cel·lulosa és un component bàsic de les parets de les cèl·lules vegetals; no obstant aquesta està formada per molts components. En química es considera que la cel·lulosa és un polisacàrid ja que les seves parts elementals es poden reduïr a unitats de glucosa.

Les molècules lineals de la cel·lulosa natural són polímers d'elevat pes molecular, sotmeses a grans forces intermoleculars i presenten una elevada cristal·linitat. El grup R depèn del tipus de cel·lulosa.

Propietats generals

Densitat:

0.98 - 1.3 g/cm³

Cristal·linitat:

Amorf.

Preu:

2.67 - 2.94 €/kg

Propietats mecàniques

Mòdul elàstic (GPa):

1.6 - 2 GPa

Coeficient de Poisson:

0.383 - 0.438

Resistència mecànica a compressió:

27.5 - 49.5 MPa

Resistència mecànica a tracció(MPa):

25 - 50 MPa

Tenacitat a fractura (KIc):

1 - 2.5 MPa·m^1/2

Duresa:

A la Temperatura de:	Vikers
T_amb	10 - 15 HV

Observacions:

El CA té baixa resistència mecànica que pot alleugerar-se amb fibres de vidre, baixa duresa i resistència a l'impacte entre mitjana i alta. Les propietats mecàniques depenen de la quantitat de plastificant afegit.

Propietats elèctriques

Constant dielèctrica:

A la temperatura de:	Constant dielèctrica
T_amb	3 - 5

Observacions:

És un bon aïllant elèctric. Té baixa tendència a la càrrega electrostàtica i elevada resistència a les corrents parasitàries.

Propietats tèrmiques

Temperatura de Transició vítria:

(-9.15) - 107 ºC

Conductivitat tèrmica:

A la temperatura de:	Conductivitat tèrmica
T_amb	0.13 - 0.3 W/m·K

Capacitat calorífica específica:

A la temperatura de:	Capacitat calorífica específica
T_amb	1.39e3 - 1.67e3 J/kg·K

Observacions:

És un bon aïllant tèrmic i té una elevada dilatació tèrmica.

Propietats òptiques

Índex de refracció:

1.46 - 1.5

Observacions:

Es tracta d'un material transparent i incolor.

Propietats tecnològiques

Temperatura mínima d’utilització:

(-123) - ( -73.2) ºC

Temperatura màxima d’utilització:

52.9 - 89.9 ºC

Mecanització:

Mitjà.

Soldabilitat:

És un polímer soldable.

Formabilitat:

Bona

Reciclabilitat:

És un material reciclable.

Propietats químiques

Resistència als àcids:

Té bona resistència als àcids febles i moderada als forts.

Resistència als àlcalis:

Té bona resistència als àlcalis febles i moderada als forts.

Resistència als dissolvents orgànics:

Té resistència moderada als dissolvents orgànics.

Absorció d’aigua:

Absorbeixen considerablement l'aigua o l'humitat però no pateixen fisuració per tensió.

Resistència a l’oxigen:

La seva resistència front a l'oxidació a 500 ºC és molt pobre.

Resistència a l’ozó:

No grogueja per exposició a la llum.

Observacions:

Té molt bona resistència a l'aigua, tant dolça com salada, però no resiteixen l'aigua calenta. Es tracta d'un material inflamable. La seva resistència a la radiació UV és bona.

Obtenció

Observacions:

La cel·lulosa s'obté de la naturalesa, però en el seu estat natural no es troba pura. En les plantes químiques cal separar prèviament la lignina de la cel·lulosa per digestió a pressió amb bisulfit càlcic o amb llexius alcalines aquoses. La cel·lulosa que resta es processa per a obtenir materials acabats. La cel·lulosa natural pràcticament pura la proporciona la planta del cotó. El cotó té fibres que són arrencades mecànicament dels grans de la llavor i són destinats a la fabricació de teixits i fils. Tot i així, en les llavors de cotó queden unes fibres petites anomenades linters, que són massa curtes per a filar. Aquestes es separen de la llavor, es depuren per desgreixatge amb dissolvents i es bullen en hidròxid de sodi diluït. La pasta que finalment s'obté és molt pura i es destina a la fabricació de plàstics.

Les forces existents entre els nombrosos grups OH- poden enfeblir-se mitjançant reaccions químiques de manera que els productes de reacció són solubles en hidròxid de sodi aquós. S'obliga a les solucions de cel·lulosa a pasar per un filtre a pressió, de manera que van a parar a un medi apropiat per a precipitar. La cel·lulosa precipita i es recupera en forma de filaments o de làmines (celofan) que són de pes molecular inferior al de la cel·lulosa natural.
Els grups hidroxil es poden fer reaccionar mitjançant una eterificació o una esterificació. Els ésters de cel·lulosa són els termoplàstics més antics que es coneixen.

La fabricació de l'acetat de cel·lulosa es fa a partir de la cel·lulosa dels linters o de fusta seleccionada i s'etrifica amb anhídrid acètic, emprant com a catalitzador àcid sulfúric o anhídrid acètic glacial amb clorur de metilè com a dissolvent i a 40 ºC. Es produeix una disminució del grau polimerització al formar-se triacetat de cel·lulosa, també anomenat acetat primari, que conté tres segments d'acètic en cada extrem de les molècules de glucosa que conté la cel·lulosa. El triacetat té solubilitat restringida i baixa compatibilitat amb la resta de plastificants, de manera que la seva producció només es destina a la fabricació de fibres, pel·lícules i làmines.
Posteriorment s'afegeix aigua, en alguns casos acidificada amb àcid clorhídric o amb més sulfúric, a l'acetat primari produint-se una hidròlisi en la que es desprèn part de l'acètic lligat, formant-se acetat de cel·lulosa (CA) apte per a l'aplicació com a plàstic. Aquest acetat es denomina acetat secundari (acetat 2 1/2). La hidròlisi finalitza al neutralitzar-se l'àcid existent en la mescla reaccionant. Seguidament el clorur de metilè es separa per destil.lació i es fa precipitar l'acetat de cel·lulosa addicionant àcid acètic diluït. El precipitat es renta i s'asseca.

Per a fabricar masses d'emmotllat s'afegeixen a l'acetat secundari plastificants, colorants, estabilitzadors i altres additius entre 120 i 150 ºC; un cop homogeneïtzada la barreja es gelatinitza.

El termoplàstic també es pot fabricar a partir de d'acetobutirat o de propionat de cel·lulosa. En la síntesi d'aquests es canvia l'anhídrid acètic per una mescla d'acètic i butíric o propiònic. Aquests èsters mixtes s'hidrolitzen en una petita part, quedant amb una part menor de grups hidroxils. A diferència de l'acetat de cel·lulosa, aquests èsters mixtes tenen major volum i un alt grau de plastificació interna. Així per a la seva transformació cal menys quantitat de plastificants.

Conformació

Observacions:

Els èsters de cel·lulosa es transformen fàcilment per injecció, extrusió, emmotllat per bufat, emmotlllat rotacional, colada de làmines, fusión del material en pols per recobrir peces metàl·liques i cables i termoconformat. També es pot fer unions per enganxat o soldadura de transmissió.

A causa de la seva gran elasticitat superficial els ésters de cel·lulosa són poc sensibles a les ratllades ja que presenten un efecte d'autopulit, fenòmen pel qual la ratllada es va igualant per si sola. Per altra banda, aquests èsters cedeixen davant les tensions mecàniques deformant-se i això els fa aptes per a sobreinjectar inserts metàl·lics. Com que el metall té coeficients de dilatació tèrmica lineal molt inferiors al del plàstic, després de sobreinjectar i refredar el plàstic queda sotmès a tensió donant lloc a l'aparició de fisures. És un material que es deixa tenyir amb facilitat.

Reciclatge

Observacions:

La cel·lulosa és un material reciclable.

Imatges:

Descripció:

Símbol de reciclatge per a plàstics en general.

Aplicacions

Observacions:

Els èsters de cel·lulosa s'empren per a crear planxes, làmines, tubs, perfils, cintes magnetofòniques, telèfons, mànecs d'eines, caps de martells, carcasses d'aparells i de rellotges, garrafes d'oli, làmines per a desalinitzar aigua, volants d'auto, pilots darrers, matrícules,... La cel·lulosa natural s'empra per a crear paper i cartró.

Imatges:

Descripció:

El principal producte de la cel·lulosa és el paper i el cartró. S'empra per a crear caixes, oueres, folis, mocadors, papers de filtre,...

CMEmaterials - Cel·lulosa

Cel·lulosa

Pestanyes verticals