PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
1
PŘÍRODNÍ POLYMERY
Polysacharidy II  CELULÓZA
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
8. 11.  2017
Celulóza je nejrozšířenějším BIOPOLYMEREM na zemském povrchu, ročně jí vzniká až 1,5×109 tun

Časový plán
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
2
LEKCE
téma
1
Úvod do předmětu - Struktura a názvosloví přírodních polymerů, literatura
2
Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak
3
Vosky
4
Přírodní gumy, Polyterpeny – přírodní kaučuk, získávání, zpracování a modifikace
5
Polyfenoly – lignin, huminové kyseliny
25.10. & 1. 11.
Polysacharidy I – škrob
8.11. & 15. 11.
Polysacharidy II –  celulóza
22. & 29. 11.
Bílkovinná vlákna I
29. 11. & 6.  12.
Bílkovinná vlákna II
13. & 20. 12.
Kasein, syrovátka, vaječné proteiny
20. 12.
Identifikace přírodních látek
Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů

LITERATURA
•Ing. J. Dvořáková: PŘÍRODNÍ POLYMERY, VŠCHT Praha, Katedra polymerů, skripta 1990 •J. Mleziva, J.
Kálal: Základy makromolekulární chemie, SNTL Praha, 1986 •A. Blažej, V. Szilvová: Prírodné a
syntetické polymery, SVŠT Bratislava, skripta 1985
•V. Hladík a kol.: Textilní vlákna, SNTL Praha, 1970
•J. Bučko, L. Šutý, M. Košík: Chemické spracovanie dreva, ALFA Bratislava & SNTL Praha 1988 •J.
Mleziva, J. Šňupárek: POLYMERY – výroba, struktura, vlastnosti a použití, SOBOTÁLES,  Praha 1993,
ISBN 80-85920-72-7
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
3

1.Chemie celulózy
2.Nadmolekulární stuktura celulózy
3.Výskyt celulózy
4. Rozpustnost celulózy
5. Výroba celulózy
6. Použití celulózy
7. Modifikace celulózy
8. Nanocelulóza
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
4

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
5
Rozdělení přírodních vláken - SCHÉMA.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
6
D-glucose-chain-2D-Fischer.png img462.jpg img463.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
7
1280px-Ethyl-glucoside.png
Vznik glykosidové vazby
VZNIK HEMIACETALU
Sacharidy obsahují karbonylovou skupinu (aldehydovou nebo ketonovou), která je schopná reagovat s
-OH za tvorby hemiacetalů. Jedná se o nukleofilní adici, volný elektronový pár na kyslíku v –OH
skupině atakuje parciálně kladně nabitý karbonylový uhlík. Vzniká cyklický hemiacetal (z důvodů
stability cyklu vzniká buď pětičlenný kruh-nazývaný furanóza, nebo šestičlenný kruh – nazývaný
pyranóza)
vznik acetalu – glykosidu
Hemiacetál je schopný dále reagovat s další nukleofilní skupinou za tvorby acetalu a vyloučení
vody.
acetal
Když je dalším reagentem sacharid s vhodnou –OH skupinou, vzniká postupně až POLYSACHARID

Celulóza
Ø ß-D-Glukóza, ß-1,4 glykosidová vazba
Ø tvoří strukturní kostru rostlin
Ø člověk neštěpí
celulosa
8. 11.  2017
8
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017

struktura CELULÓZA 1.jpg
8. 11.  2017
9
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
C1
C4 b
C1
C4 a
img462.jpg img463.jpg

8. 11.  2017
10
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
struktura CELULÓZA 2.jpg struktura CELULÓZA004.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
11
img485.jpg
Základní opakující se část molekuly ŠKROBU
Základní opakující se část molekuly CELULÓZY

Přehled důležitých disacharidů
maltosa
Maltóza
§ štěpný produkt škrobu
sacharosa
Sacharóza
laktosa
§ mléčný cukr (4,5% - 7%)
§ intolerance (absence laktázy)
Laktóza
§ třtinový cukr, řepný cukr
§ neredukující
Vazba vzniknula přes polocetalové HYDROXYLY z obou složek
Vazba vzniknula přes polocetalové HYDROXYL z jedné složky a jiný z druhé
Redukující cukry
8. 11.  2017
12
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
13
Od GLUKÓZY k MALTÓZE a od ní ke ŠKROBU
str 156.jpg str 157.jpg
AMYLOPEKTIN.jpg
H

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
14
glukóza celobióza CELULÓZA 2.jpg glukóza celobióza CELULÓZA 3.jpg
Od GLUKÓZY k  CELOBIÓZE a od ní k CELULÓZE
str 157.jpg

Chemie celulózy I/1
•Patří do skupiny polysacharidů
•Tvoří největší podíl z biomasy
•Poly-(b-D-glukosa) (zjednodušený název)
•Poly-1,4-b-D-glukopyranoyl-D-glukopyranosa
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
15
cellobiosa & celulosa.jpg
C4
C1

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
16
str 197.jpg
Chemie celulózy I/2
Strukturně se jedná o REDUKUJÍCÍ FORMU, ale vzhledem k malé koncentraci (jen konce makromolekul)
CELULÓZA JE JEN MÁLO REDUKUJÍCÍ POLYSACHARID

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
17
Chemie celulózy I/3
CELULÓZA JE HODNĚ REDUKUJÍCÍ POLYSACHARID až po HYDROLÝZE NA GLUKÓZU (ß-D-Glukózu )
img463.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
18
Chemie celulózy I/4
CELULÓZA jako REDUKUJÍCÍ POLYSACHARID se používá ke STANOVENÍ PRŮMĚRNÉHO POLYMERAČNÍHO STUPNĚ
METODOU STANOVENÍ KONCOVÝCH SKUPIN, která ale je považována za MÁLO PŘESNOU
img463.jpg

Chemie celulózy II
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
19
řetězec celilózy rozměry.jpg

OPAKOVÁNÍ JE MATKA MOUDROSTI
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
20
vodíkové můstky - příklady z literatury.jpg
Vodíkové můstky NEMAJÍ  pevnost chemické vazby a snadno se trhají. Vzápětí se ale navazují nové a
tak existuje za dané teploty stálý stupeň asociace přes vodíkové můstky

Chemie celulózy III/1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
21
molekula celulózy.jpg
VODÍKOVÉ VAZBY  jsou jak v rámci jedné makromolekuly, tak v rámci dvou sousedních molekul
Sekundární struktura (interakce v rámci jednoho řetězce)
Terciární struktura (interakce v rámci více řetězců)

Chemie celulózy III/2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
22
Cellulose_strand_svg.png
Ještě jednou interakce mezi řetězci i v rámci jedné makromolekuly

Chemie celulózy IV
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
23
img725.jpg
P = M/162
Mw (podle jiného zdroje)
Bavlna                     1,78 – 2,43 x 106
Sulfitová buničina             0,60 x 106
Viskózová vlákna     0,23 x 106
DALŠÍ ZDROJ (P):
• bavlna 15 000
• celulóza ze dřeva 5 – 9000
• viskózová vlákna 300
Krátká nespřádatelná vlákna v bavlně (odpadní vlákna, používaná např. k chemické POLYMERANALOGICKÉ
MODIFIKACI polymeru – celulózy)

Chemie celulózy III b
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
24
str 159.jpg str 160.jpg
OBECNĚ:
• stonková vlákna a bavlna > VYSOKÉ P,
• DŘEVINY – NIŽŠÍ P,
• REGENEROVANÁ CELULÓZA -  nízký P
Linters = krátká, nespřádatelná vlákna z bavlny

Chemie celulózy IV
•Údaje o MW se dost liší, KROMĚ BAVLNY
•Může to být:
–různé přírodní zdroje,
–různé viskózy (VELMI PRAVDĚPODOBNĚ),
–různé metody měření.
•Co chybí:
–MWD
–Údaje o typu MW (Mn nebo Mw)
–
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
25

FYZIKA celulózy I
•HUSTOTA  cca. 1,5 g/cm3
–Vliv heteroatomů > vyšší hustota než VĚTŠINA  SYNTETICKÝCH POLYMERŮ (kromě např. PVC)
–Vliv krystalinity > vyšší hustota než amorfní části
•PEVNOST V TAHU cca. 300 MPa
–Vliv orientace vláken a krystalinity
–Za mokra je pevnost nižší > vliv vody na snížení interakce mezi fibrilami
•SORPCE VODY  vysoká cca. 7 % hmot. při 20 °C a 65 % RV (relativní vlhkost)
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
26

Rozpustnost celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
27
ROZPOUŠTĚDLO
Rozpustnost
Průvodní děje
Voda
Nerozpustná
Sorpce vody, bez změny polymeračního stupně
Roztoky některých anorganických solí (ZnCl2, AlCl3, SnCl4 atd.)
Rozpustná
Částečná hydrolýza > změny polymeračního stupně
Minerální kyseliny (HCl, H2SO4, H3PO4 atd.)
Rozpustná
Částečná hydrolýza > změny polymeračního stupně
Hydroxidy  alkalických kovů
Rozpustná
Vznik alkoholátů
Aminové komplexy – Schweitzerovo činidlo
Rozpustná
Vznik  komplexů mědi
Alkylaminy
Rozpustná
NEVÍM

Rozpustnost celulózy ZÍSKANÉ DELIGNIFIKACÍ DŘEVA v 17,5 % NaOH ve vodě
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
28
ROZPOUŠTĚDLO
17,5 % NaOH ve vodě
Rozpustnost
Průvodní děje
a Celulóza
nerozpustná
b celulóza
Rozpustná
Okyselením filtrátu kys. octovou vypadnou z filtrátu řetězce s Pn > 200, vzniklé při delignifikaci
g celulóza
Rozpustná
Zbude v roztoku po vysrážení b celulózy a je jí nutno vysrážet EtOH. Obsahuje hemicelulózy.

Rozpustnost celulózy ZÍSKANÉ DELIGNIFIKACÍ DŘEVA v 17,5 % NaOH ve vodě – NORMA
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
29
Česká technická norma (ČSN)
Označení zákl. dokumentu
ČSN ISO 692
Změna/oprava/svazek
Třídicí znak
500262
Katalogové číslo
32259
Název dokumentu
Buničiny. Určenie rozpustnosti v lúhoch
Anglický název
Determination of alkali solubility
Datum vydání
1.10.1993
PŮVODNÍ ČSN JSOU NEPLATNÉ (50 0260, 50 0261)

Body tání a rozpustnosti sacharidů a celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
30
str 153.jpg
Můžete najít i jiné údaje o teplotě rozkladu celulózy!
To je dáno:
• na vzduchu nebo v inertu (dusík, helium atd.),
• přítomnost kovů přechodné valence (hlavně Fe+3, Mn+2, Co+2 atd.), které toto snižují > katalyzují
oxidaci

ŠKROB  versus CELULÓZA I
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
31
img672.jpg
ŠKROB je polymer z a-D-glukopyranosy
CELULÓZA  je polymer z b-D-glukopyranosy

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
32
img724.jpg
ŠKROB (amylósa - lineární)  versus CELULÓZA II
ŠKROB je polymer z a-D-glukopyranosy
CELULÓZA  je polymer z b-D-glukopyranosy

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
33
img749.jpg img748.jpg
Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY
Další možnosti znázornění celulózy

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
34
Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY
struktura CELULÓZA003.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
35
Nadmolekulární struktura celulózy I
micely celulźy.jpg
Bezbarvá inertní látka nerozpustná ve vodě, hustota 1,55 g/cm3
Prostor mezi mikrofibrilami je vyplněn HEMICELULÓZAMI & LIGNINEM
AMORFNÍ CELULÓZA  snáze bobtná a je reaktivnější než krystalická
HIEARCHINE STRUKTUR U CELULÓZY
• makromolekula,
• mikrofibrila
• fibrila
• LAMELA

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
36
Nadmolekulární struktura celulózy II
Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY
vodíkové můstky v celióze.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
37
Nadmolekulární struktura celulózy III
nadmolekulární struktura celulózového vlákna.jpg
A – B >  krystalická část
C – D > amorfní část
8 příčný řez krystalickou částí
9 příčný řez AMORFNÍ částí, která je ČÁSTEČNĚ (PODÉLNĚ) ORIENTOVANÁ > NEMATICKÁ STRUKTURA
10 SVAZEK (ELEMENTÁRNÍ FIBRILA, MIKROFIBRILA)
Z NĚKOLIKA MAKROMOLEKUL
MIKROFIBRILA:
• Tloušťka obvykle 3 – 30 nm
• Délka obvykle jednotky mikronů

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
38
Krystalická struktura celulózy I
img744.jpg img743.jpg
Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
39
Krystalická struktura celulózy II
img746.jpg img747.jpg
I – nativní celulóza
II – REGENEROVANÁ CELULÓZA
III – vzniká působením amoniakem nebo aminy na I nebo II celulózu
IV – teplo + glycerín na I nebo II celulózu
X – působením HCl, H2SO4, H3PO4

Výskyt celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
40
img718.jpg
Stonky bylin – len, konopí, juta
Listy bylin – sisal
Semenná vlákna - bavlna
Z celého stromu, včetně pařezu a kořenů to bude cca. jen 1/3 tohoto!

Výskyt celulózy ve dřevě – jiné schéma
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
41
str 198.jpg

Výskyt DOPROVODNÝCH LÁTEK ve dřevě – TABULKA
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
42
Látka
Sacharidy
Silice (terpeny)
Třísloviny
Steroly (patří mezi TERPENOIDY)
Minerální (anorganické látky) popel
Tuky, oleje, vosky
Pryskyřičné kyseliny (např. kyselina abietová je, která je součástí pryskyřic)
Bílkoviny
Alifatické kyseliny

NÁZVOSLOVÍ STROMŮ -  může se to někdy hodit
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
43
CZ & DE & ENG názvy stromů.jpg

Výskyt celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
44
img293.jpg img294.jpg img322.jpg
LINTRY = KRÁTKÁ VLÁKNA BAVLNY, NEVHODNÁ PRO TEXTILNÍ ZPRACOVÁNÍ
PPS =  průměrný polymerační stupeň

DEGRADACE PAPÍRU z celulózy 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
45
papír DEGRADACE 18112017 004.jpg papír DEGRADACE 18112017 002.jpg papír DEGRADACE 18112017 003.jpg

DEGRADACE PAPÍRU z celulózy 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
46
papír DEGRADACE 18112017 005.jpg papír DEGRADACE 18112017 006.jpg

DEACIDIFIKACE PAPÍRU z celulózy 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
47
papír ODKYSELOVÁNÍ 18112017 007.jpg

DEACIDIFIKACE PAPÍRU z celulózy 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
48
papír ODKYSELOVÁNÍ 18112017 008.jpg

DEACIDIFIKACE PAPÍRU z celulózy 3
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
49
papír ODKYSELOVÁNÍ 18112017 009.jpg

PENTOSANY - příklad
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
50
PENTOSAN arabinoxylan GOOGLE 12112017.gif
XYLAN -  patří mezi HEMICELULÓZY
img755.jpg

PENTOSANY - příklad
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
51
MANAN -  patří mezi HEMICELULÓZY
MANNAN -Primary-structure-of-two-mannan-type-hemicelluloses-A-galactomannans-and-B Google Images
12112017.png
Mannose WIKI CZ 12112017.png
Manóza

HLAVNÍ  průvodní látky celulózy 1
•Hemicelulózy
•Lignin
•Pryskyřice (ve dřevě)
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
52
! Vlákna BAVLNY  neobsahují téměř žádné hemicelulózy ani lignin !

LIGNIN - STANOVENÍ
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
53
Typ produktu
Česká technická norma (ČSN)
Označení zákl. dokumentu
ČSN 50 0539
Název dokumentu
Kontrolné metódy pri výrobe vláknin. Určenie lignínu nerozpustného v kyseline
Anglický název
Control methods for pulp production. Determination of acid insoluble lignin in wood and pulp
Datum ukončení platnosti
1.9.2003

HLAVNÍ  průvodní látky celulózy 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
54
img152.jpg img153.jpg
Zbytek do 100,0 % hmot. je ASI VLHKOST
Údaje z různých zdrojů se mohou trochu lišit! Možná je to i druhem bavlny.

Hemicelulózy – z čeho se skládají I
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
55
img755.jpg img754.jpg
Stejná základní jednotka jako  CELULÓZA

Hemicelulózy – z čeho se skládají II
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
56
img756.jpg img757.jpg
POZOR: toto je FURANÓZA!
Jen pětičlenný kruh!

Hemicelulózy – z čeho se skládají III
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
57
img758.jpg img759.jpg

Hemicelulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
58
•Ve dřevě jich je 17 – 41 % hmot., v listnáčích více
•Polysacharidy s nižším polymeračním stupněm (100 – 200)
•Snadněji hydrolyzovatelné kyselinami i zásadami
•Často krátké boční řetězce = větvení
•Podle hlavních stavebních jednotek je dělíme takto:
–Xylany (hlavně listnatá dřeva)
–Mannany (hlavně jehličnatá dřeva)
–Galaktany (hlavně jehličnatá dřeva)
•

Hemicelulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
59
img753.jpg img752.jpg
hlavně jehličnatá dřeva
hlavně listnatá dřeva

CELULÓZA -  termická degradace 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
60
CELULÓZA - TERMICKÁ DEGRADACE 002.jpg

CELULÓZA -  termická degradace 2 TGA
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
61
Fig-2-Pyrolysis-curves-of-hemicellulose-cellulose-and-lignin-from-TGA-Adapted-with.png

Výroba celulózy I
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
62
img718.jpg
Stonky bylin – len, konopí, juta
Listy bylin – sisal
Semenná vlákna – bavlna
Kmeny dřevin

Výroba celulózy II
•Semenná vlákna – bavlna > jen sběr a přečištění
•Vlákno má už
•dostatečnou
•jemnost, tj. průměr
•vláken
•
•Délka vláken i jemnost
•Se liší podle místa
•Pěstování (Egypt, Asie)
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
63

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
64
plant_cotton-field.jpg plant_cotton-plant.jpg
Pole s bavlníkem
SBĚR  ručně nebo strojově
Do Evropy pronikala postupně až na přelomu 18. a 19. století

Morfologie celulózového vlákna 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
65
img312.jpg
Zkroucení „do vrtule“

Morfologie celulózového vlákna 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
66
img154.jpg img153.jpg

Morfologie celulózového vlákna 3
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
67
BAVLNA 1.jpg BAVLNA 2.jpg

Morfologie dřeva 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
68
buňka dřeva 1.jpg buňka dřeva 2.jpg
O – střední lamela (LIGNIN)
I – primární stěna (P)
II – sekundární stěna (S)
III –terciární stěna (T)
L – lumen buňky (VZDUCH)
L
B
L – lumen buňky (VZDUCH)
SL – střední lamela (LIGNIN)
P – primární stěna
S1, S2 – sekundární stěna
T (S3) – terciární stěna
B – bradavičnatá vrstva

Morfologie dřeva 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
69
buňka dřeva 3.jpg buňka dřeva 4.jpg
VŠIMNĚTE SI:
• RŮZNÉ orientace fibril  v různých stěnách S1, S2 a S3
Tracheidy

Morfologie celulózového vlákna 4
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
70
BAVLNA 3.jpg
STARÉ JEDNOTKY
• p = pond = g*9,81 = 0,0098 N = 0,98 cN
NOVÉ JEDNOTKY
• cN dtex-1 =
cca. p dtex-1
dtex = hmotnost 10 km vlákna vyjádřená v gramech (g)

Výroba celulózy III
•Stonky bylin – len, konopí, juta
•Nutno BIOLOGICKY odstranit dřevovinu
•Vlákno je dlouhé, ale hrubé
•Pevnější než bavlna
•Nutno pro textilní účely  ZJEMNIT
•VÝTĚŽNOST VLÁKNA JEN cca. 10 %
• v tuzemsku se už nepěstuje
–
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
71

Stonek lnu – příčný řez
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
72
http://www.rootsweb.ancestry.com/~belghist/Flanders/Picts/flaxStem.gif
The stem varies from 60 to 120 cm in length and consists of fiber bundles lying between the outer
BARK and a WOODY CORE. The INDIVIDUAL FIBERS, 10 to 40, are held together in the bundles by
PECTINS. The bundles lie around the core and are attached to it and one another by pectins.
C:\Users\ladapospa\Documents\Lada\Přírodní polymery MU 2013\POLYSACHARIDY (mimo škrob)\PEKTIN
15012016.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
73
plant_03_DRa157 LEN.jpg plant_03_DRb042 LEN ROSENÍ.jpg
LEN PŘADNÝ  v době květu
ROSENÍ LNU na poli
V Evropě pěstován už od přelomu tisíciletí, možná i dříve (ROZDÍL PROTI BAVLNĚ)

Výroba celulózy III A
historický způsob získávání lněného vlákna
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
74
img555.jpg

Výroba celulózy III B
HISTORICKÝ způsob získávání lněného vlákna
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
75
http://www.rootsweb.ancestry.com/~belghist/Flanders/Picts/scutchingTool2.gif
http://www.rootsweb.ancestry.com/~belghist/Flanders/Picts/flaxHackling.gif
Tření lnu
na měďlici, může to být už i hachlování
Potěrání lnu

Výroba lněného vlákna v České republice
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
76
•Výroba lněného vlákna v České republice ZANIKLA
•Podniky jako byly:
–Čemolen,
–Moravolen,
–Technolen,
–Tatralan (Kežmarok, Slovensko)
–UŽ NEEXISTUJÍ
•LEN  je pěstován pouze jako olejnina > FERMEŽ
•Bude problém se zachováním kulturního dědictví

Získávání vlákna ze stonku lnu
PRŮMYSLOVĚ
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
77
Zpracování lnu 30112016.jpg
NENÍ OBSAŽENO:
• ODSEMENĚNÍ
• ROSENÍ CELÉHO STONKU

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
78
LEN stonek, vlákno, tkanina Textielmuseum-cabinet-02 WIKI ENG 30112016.jpg
LEN:
• stonek,
• vlákno,
• příze,
• tkanina.

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
79
PAZDEŘÍ 1280px-Hemp_shives WIKI CZ 30112016.jpg
Pazdeří KONOPNÉ

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
80
PAZDEŘOVÁ DESKA KONOPÍ 1280px-Spanplatte WIKI CZ 30112016.jpg
Pazdeřová deska KONOPNÁ
Má lepší mechanické vlastnosti než dřevo-vláknitá

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
81
LNĚNÁ KOUDEL WIKI CZ 30112016.jpg
KOUDEL LNĚNÁ
KONOPNÁ KOUDEL1280px-Hennepvezel_Cannabis_sativa_fibre WIKI CZ 30112016.jpg
KOUDEL KONOPNÁ
Podobná vlákna, ale konopí má jinou barvu

Výroba a zpracování bavlněných tkanin & ODPADNÍ VODY
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
82
str 167.jpg
VŠECHNY VODY JSOU SILNĚ ZNEČIŠTĚNÉ A MAJÍ VYSOKÉ HODNOTY BSK I CHSK

Výroba celulózy IV – ze dřeva
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
83
•Natronový postup s NaOH (listnaté dřevo, sláma, odpad)
•Sulfitový postup (smrk, listnaté dřevo)
•Sulfátový postup (buk, bříza, borovice, sláma, odpad) •Výtěžky jsou jen cca. 25 % hmot. (údaje se
liší podle zdroje i podle typu dřeva) z celkové ve dřevě obsažené celulóze
•

Natronový postup s NaOH – ze dřeva
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
84
•5 – 12 % NaOH
•150 – 180 °C
•700 – 1000 kPa
•3 – 6 hodin

Sulfitový postup – ze dřeva
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
85
•Ca(HSO3)2, SO2
•130 °C
•300 – 400 kPa
•3 – 6 hodin
•
img295.jpg

Sulfátový postup – ze dřeva
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
86
•Na2SO4, Na2CO3, Na2S, Na OH
•150 – 180 °C
•700 – 1000 kPa
•3 – 6 hodin
•
img296.jpg

Použití celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
87
•Výroba papíru
•Textilní výroba
•Farmacie
•Regenerovaná celulóza
•DERIVÁTY CELULÓZY
–Estery
–Nitráty
–Alkyl (aryl)celulóza
–Karbaxymethylcelulóza
–Hydroxyethylcelulóza
–

Od PAPYRUSU k papíru
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
88
To jsem vyfotil v botanické zahradě na Krétě

Od PAPYRUSU k papíru
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
89
Papyrus 1.jpg Papyrus 2.jpg Živá historie 1-2_2014.jpg

Výroba papíru
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
90
•PAPÍR
•Plošný listový materiál s plošnou hmotností do 250 g/m2, složený z vláken a dalších přísad, které
určují jeho specifikaci
•Kartón a lepenka > 250 g/m2

Výroba papíru
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
91
•PAPÍR
•Plošný listový materiál s plošnou hmotností do 250 g/m2, složený z vláken a dalších přísad, které
určují jeho specifikaci
•
BUNIČINA 722px-Zellstoff_200_fach_Polfilter.jpg 800px-PaperAutofluorescence.jpg
Buničina 200x
Papír  800x

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
92
img760.jpg

Výroba papíru
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
93
•Dřevovina – mechanické rozvláknění dřeva & třídění vláken & bělení vláken > levné papíry, např.
novinový a toaletní
•
800px-Mechanicalpulping.png

Ruční výroba papíru na Znojemsku
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
94
Ruční papír ze Znojemska 3.jpg Ruční papír ze Znojemska 2.jpg Ruční papír ze Znojemska 1.jpg

Ruční výroba papíru –Velké Losiny
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
95

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
96
JUTA z Hladík Textilní vlákna.jpg
STONKOVÉ VLÁKNO 1

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
97
STONKOVÁ VLÁKNA 2 & 3
LEN a KONOPÍ z Hladík Textilní vlákna.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
98
LISTOVÉ VLÁKNO 1 – SISAL PŮVODNÍ
sisal puvodni 200x.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
99
LISTOVÉ VLÁKNO 2 – SISAL PŮVODNÍ
sisal puvodni 1kx b.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
100
LISTOVÉ VLÁKNO 3 – SISAL PO EXPOZICI VENKU cca. 3 roky
sisal degradovany 200x.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
101
LISTOVÉ VLÁKNO 4 – SISAL PO EXPOZICI VENKU cca. 3 roky
sisal degradovany 1kx.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
102
LISTOVÉ VLÁKNO 4 – SISAL vliv EXPOZICE
sisal degradovany 1kx.jpg
VENKU cca. 3 roky
sisal puvodni 1kx b.jpg
PŮVODNÍ
ZVĚTŠENÍ 1000x, SEM

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
103
LISTOVÉ VLÁKNO 5 – SISAL vliv EXPOZICE
VENKU cca. 3 roky
PŮVODNÍ
sisal degradovany 200x.jpg sisal puvodni 200x.jpg
ZVĚTŠENÍ 200x, SEM

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
104
img464.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
105
img761.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
106
img123.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
107
str 761.jpg

Modifikace celulózy I
PRODUKT
VLASTNOST
POUŽITÍ
Regenerovaná celulóza
viskóza
Podobná nativní celulóze
Vlákna
celofán
Transparentní, bezbarvý, ..
Fólie pro potravinářství i techniku
Acetát celulózy
Transparentní, bezbarvý, rozpustný v organických rozpouštědlech
Laky, lepidla, fólie, kinofilmy, vlákna, ………
Propionát celulózy
Podobné jako acetát, ale vyšší tepelná odolnost a pevnost
Termoplast pro strojní výrobky a elektrotechniku
Acetobutyrát celulózy
Lesk, rozměrová stálost, odolnost proti světlu, ..
Laky, brýle, nábytkové kování
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
108

Modifikace celulózy II
PRODUKT
VLASTNOST
POUŽITÍ
Nitrát celulózy
Podle stupně nitrace, změkčovatelný kafrem > CELULOID
Laky, fólie, termoplast, VÝBUŠNINA
Methylcelulóza,
ethylcelulóza
Podle stupně methylace rozpustnost ve vodě nebo v organických rozpouštědlech, filmotvorná,
emulgační schopnosti
Lepidla, emulátory textilní šlichty, fotopapíry,
Benzylcelulóza
Jako methylcelulóza a
ethylcelulóza
Laky, elektroizolace
Karboxymethylcelulóza
Koloidní a emulgační vlastnosti, rozpustná v horké vodě, Na sůl i ve studené vodě
Lepidla, textilní šlichty, ochranné= koloidy, zahušťovadla
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
109

Modifikace celulózy III
PRODUKT
VLASTNOST
POUŽITÍ
Hydroxyethylcelulóza
Filmotvornost, rozpustnost ve vodě a ve směsích voda + ethanol
Laky na vlasy, zahušťovadlo pro barvy (TIXOTROPNÍ EFEKT)
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
110

Výroba viskózového hedvábí z celulózy
 v České a Slovenské republice
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
111
•1919 – Moravská Chrastavá (250 t/rok)
•1920 – Senica nad Myjavou
•1920 – Rudník u Hostinného nad Labem
•1921 – Lovosice (hedvábí) > až do 2000
•???? – Neratovice (střiž) > až do 2000
•1935 – Svit u Popradu (Slovenská viskózová továreň), vlákna i celofán (fólie)
•1951 – Bratislava
•V současné době už žádný závod není v provozu (problémy s CS2)
•

Měďnaté hedvábí
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
112
Děláme v laborkách
Obsah a celulózy musí být extrémní, 95 % hmot.> a více
Proto se používají tzv. LINTRES (lintry) s obsahem a celulózy až 99 % hmot.

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
113
Schweitzerovo činidlo = Kuamox
img297.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
114
img220.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
115
img714.jpg img715.jpg
Schweitzerovo činidlo
Roztok celulózy v NaOH přechází působením CS2 na XANTOGENÁT CELULÓZY
ALKALICELULÓZA
XANTOGENÁT CELULÓZY
REGREROVANÁ CELULÓZA

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
116
ČSN 50 0279:
Určenie primerného polymeračného stupňa buničiny v kuamoxovom roztoku
Metodou je relativní viskozita v kapilárním viskozimetru a empirická rovnice

Viskózové vlákno
1.ALKALICELULÓZA – oddělí se b a g celulózy  LISOVÁNÍM > zbude a celulóza (používá se 18 % NaOH)
•NaOH se oddělí od hemicelulóz a nižších MW celulóz DIALÝZOU
•Obsah a celulózy má být 90 – 92 % hmot. pro hedvábí, pro kord  > 95 %
2. XANTOGENACE
•ALKALICELULÓZA + CS2 >Roztok
3.Mokré zvlákňování do SRÁŽEDLA
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
117

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
118
img303.jpg img302.jpg img304.jpg
ALKALICELULÓZA
ß
xantogenace
REGENERACE
VEDLEJŠÍ REAKCE
karbonylsulfid

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
119
img217.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
120
Xanthogenate_Cellulose_Structural_Formula_V1_svg.png
XANTOGENACE CELULÓZY
Uhlíky C6 jsou nejreaktivnější, protože jsou nejméně stericky bráněné!
Z důvodů přístupnosti reakčních míst se daří dělat maximálně TRISUBSTITUOVANÉ deriváty celulózy

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
121
img590.jpg img591.jpg
Před zhruba 50 lety:
• viskózové vlákno bylo dominantním chemickým vláknem
• technologie byla dovedena k téměř dokonalosti
PROČ JE DNES VLÁKNEM MINORITNÍM?

PROČ JE DNES VLÁKNEM MINORITNÍM?
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
122
•Technologická náročnost
–Mnoho kroků výroby
–Časově náročné
–Rozpouštědla nutná regenerovat
•Náklady
–Zařízení má mnoho strojů
–Regenerace rozpouštědel
•Ochrana životního prostředí
–Sirouhlík (CS2)
–Evropa nechtěla investovat do např. víceplášťových budov a záchytu CS2

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
123
Jádro s jinou strukturou
SLUPKA
Pomalé srážení > stejnoměrná struktura napříč vláknem > VYŠŠÍ PEVNOST > KORDOVÉ HEDVÁBÍ
img117.jpg

KDE MÁ VISKÓZOVÝ KORD JEŠTĚ DNES ŠANCI?
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
124
•KORD = hedvábí s extrémně vysokou pevností
•VÝROBA UHLÍKOVÝCH VLÁKEN
–PAN (polyakrylonitril) – hlavní surovina
–Smoly z karbonizace černého uhlí (vedlejší produkt v koksovně) – minoritní surovina
–Viskózový kord – nyní spíše opomíjená surovina > ŠANCE PRO VÁS!
•Viskózový kord -  dříve kostry pneumatik
•Ukázka sekaných vláken
•

Viskózové hedvábí (vlákno na bázi polysacharidu) bylo prvním konkurentem PŘÍRODNÍHO HEDVÁNÍ
(bílkovinné vlákno)
V Československu dostupné už v roce 1934!
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
125
img367.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
126
CO SE DŘÍVE VYRÁBĚLO V ČESKOSLOVENSKU Z VISKÓZY
Celofán
Svit u Popradu
Zlikvidováno
VŠE
Stříž
Neratovice
Hedvábí
Lovosice
Hedvábí a kablík
Svit u Popradu
Celková kapacita byla v roce 1985
 57 000 t !

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
127
netkanka viskoza 200x.jpg netkanka viskoza 1kxM.jpg
VISKÓZOVÉ VLÁKNO
Netkaná textilie

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
128
netkanka viskoza 200x.jpg
VISKÓZOVÉ VLÁKNO
Netkaná textilie
netkanka viskoza 5kx.jpg

Hydrolýza celulózy 1
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
129
str 161.jpg
Katalyzováno hlavně ANORGANICKÝMI KYSELINAMI (HCl, H2SO4)
Štěpení řetězce

Hydrolýza celulózy 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
130
Katalyzováno hlavně ANORGANICKÝMI KYSELINAMI (HCl, H2SO4)
Stačí napreparovat celulózu 1 % roztokem těchto kyselin a usušit při 60 – 70 °C
Výsledkem je tzv. HYDROCELULÓZA, která má nižší polymerační stupeň > viz minulý snímek
HYDROCELULÓZA má tyto jiné vlastnosti:
• dává reakci na redukující cukry > koncové skupiny po štěpení jsou aldehydické,
• má, závislosti na výsledném polymeračním stupni, vyšší rozpustnosti v alkáliích (NaOH)

ROZPOUŠTĚDLA celulózy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
131
Většinou se jedná o DERIVÁTY CELULÓZY nebo o ČÁSTEČNOU ROZPUSTNOST (NaOH)!
str 166.jpg
Toto jsem našel jen v původní literatuře!
Nejnovější trendy:
• IONTOVÉ KAPALINY,
• TAVENIVY SOLÍ (např. ZnCl2 . 4H2O.

Proč se ASI  začalo vyrábět VISKÓZOVÉ VLÁKNO?
•NEKONEČNÉ VLÁKNO
•Náhrada přírodního hedvábí
•Barvení ve hmotě
•Možnost různých průměrů
•Možnost ovlivnit mechanické vlastnosti dloužením atd. •Využití celulózy jiného původu než je
bavlna
•???????????????
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
132

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
133
img716.jpg img717.jpg
Působením ALKYLAČNÍCH ČINIDEL na ALKALICELULÓZU vznikají C-ALKYLDERIVÁTY CELULÓZY
Působením aldehydu vzniká POLOACETAL  a pak může reagovat na  ACETAL.

Oxidovaná celulóza
•SYNTHESIA  Pardubice > OKCEL
–PRÁŠEK
–TEXTILIE
•Použití
–Medicína – hemostatikum, vstřebatelné pokryvy ran
–Technické – laky, fólie, ……..
•Technologie výroby
–Oxidace bavlny
–H2O2, HNO3, CHLORNANY, …
•Druhy oxidované celulózy
–Dělení podle toho, co způsobí oxidace na hlavním řetězci
–Různé rozpustnosti ve vodě a v roztoku NaOH
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
134

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
135
str 165.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
136
Základní schéma oxidace celulózy 1
str 171.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
137
str 162.jpg
Základní schéma oxidace celulózy 2

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
138
img730.jpg img731.jpg

Celulóza pro zastavování krve
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
139
https://static.wixstatic.com/media/14efbf_b4f615f4d5f1ac43a6cd2d5a6c3b2070.png/v1/fill/w_130,h_157,
al_c,usm_0.66_1.00_0.01/14efbf_b4f615f4d5f1ac43a6cd2d5a6c3b2070.png
https://static.wixstatic.com/media/14efbf_79aebc7eaac62d82a3bd09186f7545a7.png/v1/fill/w_130,h_156,
al_c,usm_0.66_1.00_0.01/14efbf_79aebc7eaac62d82a3bd09186f7545a7.png
https://static.wixstatic.com/media/14efbf_06d8cc034c83d2642390ad30ec7336bd.png/v1/fill/w_130,h_156,
al_c,usm_0.66_1.00_0.01/14efbf_06d8cc034c83d2642390ad30ec7336bd.png
US Patent 8,828,050 B2
XStat® is a first-in-kind hemostatic device for the treatment of gunshot and shrapnel wounds. XStat
works by injecting a group of small, rapidly-expanding sponges into a wound cavity using a
syringe-like applicator. Each sponge contains an x-ray detectable marker. In the wound, the XSTAT
sponges expand and swell to fill the wound cavity within 20 seconds of contact with blood. This
creates a temporary barrier to blood flow and provides hemostatic pressure.

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
140
img221.jpg
Podrobný popis výrobku Kompres Medicomp nester.10x10cm/100ks 4218251
Kompres z netkaného textilu Medicomp může být v mnoha oblastech na oddělení i v ambulanci vhodnou
alternativou ke klasickému mulovému kompresu.
Kompresy z netkaného textilu Medicomp z 60 % viskózy a 34 % polyesterových vláken mají otevřenou,
mulu podobnou strukturu. Proto mají velmi dobrou savou schopnost, jsou měkké a prodyšné. Netkaný
textil je čistě mechanicky stabilizován a bez pojidel i optických bělicích látek. Pro hospodárné
použití jsou k dispozici kompresy z netkaného textilu Medicomp s různým počtem vrstev a s
rozdílnými rozměry, sterilizované pro přímé použití i nesterilizované. Speciálně k ošetření ran s
drenáží, při tracheotomiích a extenzích i jako ochrana při aplikaci kanyl a sond jsou k dispozici
kompresy z netkaného textilu Medicomp Drain ve tvaru Y.
Ke všeobecnému ošetření ran; jako tampon a jako kompres při ambulantních a stacionárních zásazích.

Nitrocelulóza 1
•SYNTHESIA  Pardubice
–Dodává se jako zvlhčená (voda, alkoholy) pevná látka
•Použití
–Vojenské
–Civilní – plasty, laky, fólie, ……..
•Technologie výroby
–Oxidace buničiny nebo bavlny (starý název „střelná bavlna“)
–HNO3
•Druhy nitrocelulózy
–Dělení podle toho, kolik je obsah dusíku a jaká je viskozita roztoku v acetonu
–Různé rozpustnosti v organických rozpouštědlech
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
141

Nitrocelulóza 2
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
142
•Kolodium je roztok nitrocelulózy v etheru a ethanolu mající sirupovitou konzistenci, používaný v
chirurgii jako "tekutý obvaz" a pro udržení krytí na místě. Natře-li se na kůži, zasychá do podoby
pružného celulózového filmu. •Dnes se k tomuto účelu používají hlavně  AKRYLÁTY, např. AKUTOL
Spray.
•
Nitrocellulose-2D-skeletal.png
Nitrocelulóza o vysokém stupni nitrace
Pyroxylin = jiný  ANGLICKÝ název pro Nitrocelulózu

Nitrocelulóza 3
•Rozpouštědlové laky
•Nižší obsah dusíku > rozpustnost v EtOH a aromátech > POLITURY
•Střední obsah dusíku > NITROLAKY > v ethylacetátu & butylacetátu > rychle schnoucí > PRUŽNÉ
–PŘI POTŘEBĚ MĚKČÍCH FILMŮ > FTALÁTOVÁ ZMĚKČOVADLA
–DŘÍVĚJŠÍ POUŽITÍ
•Automobilové laky na karosérie
•Laky na skluznice lyží (HISTORICKÝ POSTUP)
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
143

Nitrocelulóza 4/1 - CELULOID
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
144
celuloid 1.jpg celuloid 2.jpg

Nitrocelulóza 4/2 - CELULOID
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
145
Kafr
Molekula kafru.
Obecné
Systematický název
1,7,7-trimethylbicyklo[2.2.1]heptan-2-on
Anglický název
Camphor
Sumární vzorec
C10H16O
Vzhled
bílé krystaly, aromatický zápach
Identifikace
Registrační číslo CAS
76-22-2
Vlastnosti
Molární hmotnost
152,23 g/mol
Teplota tání
175-177 °C
Teplota varu
204 °C
Hustota
0,990 g/cm3
Rozpustnost ve vodě
1,2 mg/l

Nitrocelulóza 5 - ULTRAFILTRACE
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
146
ULTRAFILTRY 1.jpg ULTRAFILTRY 2.jpg

Nitrocelulóza 6 - ULTRAFILTRACE
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
147
ULTRAFILTRY 3.jpg
Už v roce 1969 to ale nebylo v katalogu SYNTHESIA. Patrně se to ale ve světě někde vyrábí.

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
148
img222.jpg
Snížená hořlavost viskózových vláken vnesením FOSFORU do makromolekuly celulózy

CELOFÁN
•Postup jako u viskózového vlákna, ale lití z PLOCHÉ HUBICE  do srážedla •Křehká fólie > měkčení
glycerolem (cca. 10 – 15 % hmot.) •Často lakován nitrocelulózovými laky > potravinářské obaly a
obaly na cigarety (nyní BOPP – biaxiálně orientovaná polypropylénová fólie) •Po zvlhčení
tvarovatelný > uzavírání sklenic se zavařeninami atd. •Po zvlhčení POLOPROPUSTNÁ MEMBRÁNA >
HEMOdialýza (dříve)
•
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
149

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
150
Xanthogenate_Cellulose_Structural_Formula_V1_svg.png
XANTOGENACE CELULÓZY
Ještě jednou toto schéma
Pro celofán musí být obsah a celulózy vysoký, cca. 89 – 90 % hmot.

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
151
img762.jpg img763.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
152
img311.jpg
Acetát celulózy > vlákna, plasty
Kdysi vyráběla SYNTHESIA  Pardubice
Nyní např. www.mazzucchelli.it > pro designové výrobky, např. brýle

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
153
Vlákna na bázi celulózy výrobní schémata I
img586.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
154
Vlákna na bázi celulózy výrobní schéma II
img587.jpg img589.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
155
Vazba molekul celulózy > sesíťovaná vlákna
C:\Users\ladapospa\Documents\TECHNOLOGIE CHEMICKÝCH VLÁKEN\tabulky a grafy\img406.jpg
Vazba přes –OH skupiny na jednom řetězci není žádoucí
Vazba přes –OH skupiny na RŮZNÝCH ŘETĚZCÍCH JE ŽÁDOUCÍ
Umělý pergamen – H2SO4 > balení tuků
Vulkánfíbr – ZnCl2 > kufry, složky

 Mikrokrystalická celulóza
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
156
•Inertní látka pro přenos účinné látky léčiv a potravinových doplňků
•Nakypřovací prostředek v potravinách
•Vláknitá přísada do potravin
•

Deriváty celulózy ve farmacii
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
157
img193.jpg img192.jpg

Celulóza jako  MĚNIČ IONTŮ
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
158
img930.jpg img931.jpg

Celulóza jako  MĚNIČ IONTŮ
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
159
img932.jpg img933.jpg img934.jpg

Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
160
papírová chromatografie 1.jpg

Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
161
papírová chromatografie 2.jpg papírová chromatografie 3.jpg

Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
162
papírová chromatografie 4.jpg
KŘEMELINA

Nanocelulóza
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
163
Nanocellulose, or microfibrillated cellulose (MFC)
is a material:
composed of nanosized cellulose fibrils with a high aspect ratio (length to width ratio). Typical
lateral dimensions are 5–20 nanometers and longitudinal dimension is in a wide range from tens of
nanometers to several micrometers. It is pseudo-plastic and exhibits the property of certain gels
or fluids that are thick (viscous) under normal conditions, but flow (become thin, less viscous)
over time when shaken, agitated, or otherwise stressed. This property is known as thixotropy. When
the shearing forces are removed the gel regains much of its original state. The fibrils are
isolated from any cellulose containing source including wood-based fibers (pulp fibers) through
high-pressure, high temperature and high velocity impact homogenization (see manufacture below).
Nanocellulose can also be obtained from native fibers by an acid hydrolysis, giving rise to highly
crystalline and rigid nanoparticles (generally referred to as nanowhiskers) which are shorter (100s
to 1000 nanometers) than the nanofibrils obtained through the homogenization route. The resulting
material is known as nanocrystalline cellulose (NCC).

Nanocelulóza – schéma přípravy
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
164
micely celulźy.jpg nadmolekulární struktura celulózového vlákna.jpg
Fibrily se SELEKTIVNĚ ŠTĚPÍ V AMORFNÍ OBLASTI > NANOČÁSTICE KRYSTALICKÝCH ČÁSTÍ

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
165
NANOCELULÓZA články 002.jpg
Nanocelulóze je věnována pozornost již MINIMÁLNĚ 10 let, hlavně ve Švédsku, Finsku a Norsku

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
166
NANOCELULÓZA články 001.jpg

Nanocelulóza
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
167
AFM height image of carboxymethylated
nanocellulose adsorbed on a silica surface. The scanned surface area is 1 μm2  > VLÁKNA MAJÍ PRŮMĚR
cca. 80 – 100 nm
MOŽNÁ TO ZKUSÍME UDĚLAT V LABORKÁCH!

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
168
možná NANOCELULÓZA 001.jpg
Možná je to sesíťovaná modifikovaná NANOCELULÓZA???

Celulózy v práci konzervátora a restaurátora
Typ celulózy nebo jejího derivátu
Fyzikální forma
Použití
poznámka
Nativní celulóza
Vlákna
Doplňovací materiál pro papír a kartónu
Případně dobarvit do odstínu restaurovaného dokumentu
Nitrocelulóza
Roztok
Lepidlo, tmel
Výplňový tmel plněný dřevitou moučkou
Karboxymethylcelulóza
Roztok
Lepidlo
Restaurování tapet, lepení papíru
Propionát celulózy
Acetobutyrát celulózy
Tuhá látka
Imitace přírodních lesklých hmot
Zpracování v tavenině
8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
169

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
170
img568.jpg img569.jpg

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
171
celulózová nanovlákna v automobilech 1.jpg celulózová nanovlákna v automobilech 2.jpg celulózová
nanovlákna v automobilech 3.jpg
Tak horké to asi nebude, ale vy se toho třeba dožijete

8. 11.  2017
PŘÍRODNÍ POLYMERY CELULÓZA PŘF MU  7 2017
172
"This work was supported by the project R&D Centre for Low-Cost Plasma and Nanotechnology Surface
Modifications Z.1.05/2.1.00/03.0086 funding by the
European Regional Development Fund and by the project LO1411 (NPU I)  funded by Ministry of
Education Youth and Sports of Czech Republic.”
David Pavliňák, Ph.D.
„CEPLANT - R&D Centre for Low-Cost Plasma and Nanotechnology
Surface Modifications“
KDE JSEM DĚLAL SEM SNÍMKY