PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
1
PŘÍRODNÍ POLYMERY
Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
POLYMER INSTITUTE BRNO
spol. s r.o.
ladislav.pospisil@polymer.cz
  www.polymer.cz
pospisil@gascontrolplast.cz
www.gascontrolplast.cz
UČO:29716
26. 9. 2013

Časový plán
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
2
LEKCE
datum
téma
1
19.IX.
Úvod do předmětu - Struktura a názvosloví přírodních polymerů, literatura
2
26. IX.
Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak
3
3. X.
Vosky, přírodní gumy
4
10. X.
Polyterpeny – přírodní kaučuk, získávání, zpracování a modifikace
5
17. X.
Polyfenoly – lignin, huminové kyseliny
6
24. X.
Polysacharidy I – škrob
7
31. X.
Polysacharidy II –  celulóza
8
7. XI.
Bílkovinná vlákna I
9
14. XI.
Bílkovinná vlákna II
10
21. XI.
Kasein, syrovátka, vaječné proteiny
11
28. XI.
Identifikace přírodních látek
12
5. XII.
Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů
13
12. XII.
EXKURZE –ŠKROBÁRNA, VÝROBA A ZPRACOVÁNÍ ŠKROBŮ bude zařazeno podle časových možností i jindy
14
19. XII.
EXKURZE – KOŽELUŽNA, VÝROBA KLIHU A ŽELATINY  bude zařazeno podle časových možností i jindy

Produkty
•Přírodní produkty
–Obnovitelné zdroje
–NEOBNOVITELNÉ ZDROJE
•Modifikované přírodní produkty
•Syntetické produkty
•Proč zařazujeme i oleje?
•Radikálovými reakcemi z některých z nich totiž vznikají  POLYMERY
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
3

Tuky
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
4
img480.jpg

OLEJE
•Olej je kapalina tvořená molekulami, které obsahují hydrofobní uhlovodíkové řetězce. Proto se
oleje nerozpouští ve vodě. Mají také menší hustotu než voda.
•Potravinářské, jedlé oleje jsou rostlinné kapalné triacylglyceroly. Mohou mít jednu nebo více
nenasycených vazeb. Čím více je dvojných vazeb v řetězci, tím je olej tekutější.
•Technické oleje jsou nejčastěji založeny na použití
•minerálních olejů, tedy směsí uhlovodíků získaných z ropy, nebo silikonových olejů, vyráběných
synteticky, u kterých místo uhlíkových řetězců jsou použity řetězce na bázi křemíku.
•
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
5

Glyceridy vyšších nenasycených mastných kyselin
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
6
•Jak v praxi charakterizujeme nenasycenost vyšších mastných kyselin
•Jodové číslo - stanovení podle Hanuše
•
•
img477.jpg img478.jpg

Trochu norem na úvod
•(588756) ČSN EN ISO 660
•Živočišné a rostlinné tuky a oleje - Stanovení čísla kyselosti a kyselosti
•Část nebo celá norma je v angličtině.
•Účinnost: 12/2009
•(588761) ČSN EN ISO 3961
•Živočišné a rostlinné tuky a oleje - Stanovení jodového čísla
• Část nebo celá norma je v angličtině.
•Účinnost: 05/2012
•
(588763) ČSN 58 8763
•Živočišné a rostlinné tuky a oleje. Stanovení čísla zmýdelnění
•Norma je v češtině.
•Účinnost: 01/1995
•
•
•
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
7

Mastné kyseliny, které nás budou zajímat
a proč?
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
8
img481.jpg

Mastné kyseliny -  zdroje a technologie výroby
•Olejnatá semena bylin
•TECHNOLOGIE
•LISOVÁNÍ ZA STUDENA (obdoba tzv. panenského olivového oleje) •Lisování za tepla (obdoba olivového
oleje pro vaření) •Extrakce uhlovodíky (obdoba olivového oleje pro mýdla a kosmetiku )
•ODPADY, tzv. POKRUTINY > KRMIVO
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
9

Oleje, které nás budou zajímat
a jejich složení
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
10
img482.jpg
Jsou to oleje používané pro olejové bravy a jsou tzv. VYSÝCHAVÉ OLEJE

Co to je VYSÝCHÁNÍ OLEJE
•NEJEDNÁ SE O VYSÝCHÁNÍ V KLASICKÉM SLOVA SMYSLU, tj.  O VYTĚKÁNÍ ROZPOUŠTĚDLA!
•Jedná se o mnohastupňovou radikálovou reakci, kde napřed vzniká struktura polymerní, která pak
může ale degradovat
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
11
img483.jpg
D G je zde změna HMOTNOSTI,  nikoli změna VOLNÉ ENTALPIE!

Co to je VYSÝCHÁNÍ OLEJE
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
12
img484.jpg
V PŘÍPADĚ ZÁJMU TO MŮŽEME „ROZPITVAT“ V PŘÍŠTÍ PŘEDNÁŠCE

Jak URYCHLIT VYSÝCHÁNÍ OLEJE?
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
13
img485.jpg
Kovy přechodné valence, např. Fe3+ , Co2+ , Mn2+ , Pb+2
Tzv. SIKATIVY

Data z literatury
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
14
img486.jpg img487.jpg
Železité červeně jsou kysličníky železa s odstíny červenohnědými
www.precheza.cz
Pigmenty FEPREN

Jak naopak vysýchání zpomalit a případně ochránit vyschnutý film před degradací?
•UV stabilizátory – proti degradaci světlem
–HALS,
–UV absorbéry,
–Zhášeče excitovaných stavů
–………..
•Inhibitory radikálových reakcí proti „vysýchání“
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
15

Mladý a vzdělaný chemik & vysýchavé oleje
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
16
•Organické pigmenty a „vysýchání“
•Vliv sikativů u organických pigmentů
•Ochrana olejomaleb proti UV záření
•Ochrana olejomaleb proti umělým zdrojům světla s různým spektrálním rozložením záření
•……………….
•

Přírodní PRYSKYŘICE (eng. Resins)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
17
•Viskózní kapaliny, nazývané též BALZÁMY •Směsi převážně terpenoidních sloučenin (výjimkou je
šelak) a silic •Získávají se jako výron z poraněných rostlin, hlavně jehličnatých dřevin •ROZDĚLENÍ
na pryskyřice a silice > destilace
•

Šelak (eng. Shellac)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
18
•Produkt živočišný > hmyzí sekret
•Neobsahuje terpenové kyseliny, ale vyšší polyhydroxykyseliny, hlavně (až 50 % hmot.) aleuritové
kyseliny a její oligomery
•HOCH2(CH2)5CH(OH)CH(OH)(CH2)7COOH
•SILNĚ POLÁRNÍ > rozpustnost v alkoholu (EtOH i jiné) a glykolech •Nerozpustný ve vodě, ale za
horka v alkalických roztocích > pojivo tuší
•

Šelak (eng. Shellac)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
19

Šelak (eng. Shellac) - použití
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
20
•HISTORICKÉ POUŽITÍ
•GRAMOFONOVÉ DESKY, ještě před kopolymery vinylchloridu!
•SOUČASNÉ POUŽITÍ
•Ve výrobě hudebních nástrojů se používá k ručnímu lakováni houslí a i na některé dřevěně dechové
nástroje vyráběné ze světlého dřeva. •Povrchová úprava dřeva pomoci šelakově politury při
restaurátorských pracích. Dřevo se jim lakuje, což mu dodává vynikající vzhled.
•Leštění nábytku (v 18.–19. stoleti).
•V potravinářském průmyslu s označením E904, např. na čokoládově draže. Také na impregnaci povrchů
ovoce a zeleniny pro zachováni čerstvosti.

26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
21
•Šelakové šupinky sa pred samotným použitím musia vyčistiť rozpustením v denaturovanom alkohole v
pomere 1:2 (1 objemový diel šelaku na 2 objemové diely denaturovaného alkoholu).
Týmto si vytvoríme základný roztok. Šelak nasypeme do denaturovaného alkoholu a necháme rozpustiť.
Po niekoľkých dňoch, pričom z času na čas roztok premiešame, sa na spodku nádoby usadia nečistoty.
Po rozpustení roztok pozorne prelejeme do pripravenej čistej , dobre uzavierateľnej, nádoby tak,
aby sa tam nedostali usadené nečistoty a nerozpustiteľné kúsky. (Do nádoby, v ktorej nám zostali
nečistoty prilejeme malé množstvo alkoholu, znova necháme pár dní odstáť – tento roztok môžeme
použiť, po prefiltrovaní, na náter povrchu pred voskovaním, čím dosiahneme vyšší lesk po nanesení
vosku.) Roztok následne zriedime pridaním troj- až štvornásobného množstva denaturovaného alkoholu.
Na tzv. základovanie, t.j. vytvorenie základnej vrstvy politúry sa používa hustejší roztok, na
leštenie redšia konzistencia. Niektoré zdroje uvádzajú práve opačné riešenie – základovanie s
redším roztokom (menšie riziko vzniku vlniek na povrchu v dôsledku nerovnomerného nanesenia
politúry), druhý základ s hustejším, leštenie znova s redšou politúrou. Znova necháme deň, dva
odstáť v miestnosti, kde teplota neklesne pod 20°C a nepresiahne 30°C. Medzitým si pripravíme
polírovaciu loptu, na ktorú budeme potrebovať buničinovú vatu alebo bavlnenú plsť, bavlnenú látku a
ľanové plátno. Veľkosť lopty prispôsobíme veľkosti politúrovanej plochy, pri väčších plochách si
vyrobíme loptu, ktorá sa nám bude dobre držať v dlani. Plsť alebo vatu vytvarujeme do guľovitého
tvaru a položíme do stredu bavlnenej látky veľkosti vreckovky. Všetky štyri rohy bavlnenej látky
uchopíme prstami jednej ruky, pevne obopneme tampón, aby nezostali záhyby a druhou rukou zatáčame
tampón dovtedy, kým nie je pevne a hladko obopnutý. Tampón vložíme do stredu husto tkaného,
ľanového plátna (môžeme použiť dobre prepranú, staršiu kuchynskú utierku alebo vystrihneme vhodný
rozmer zo starej posteľnej plachty) a rovnakým spôsobom ju zatáčame tak, aby bol vložený tampón
obopnutý a plocha, ktorou budeme leštiť zostala bez záhybov. Plochu polírovacej lopty vytvarujeme
poklepaním po čistej suchej latke (prkénku), čím získa potrebný tvar a prispôsobíme ju dlani. Medzi
jednotlivými fázami nanášania politúry uschovávame polírovaciu loptu v dobre uzatvárateľnej,
sklenenej nádobe, aby nám politúra v tampóne nestvrdla.

Izopren – základní jednotka TERPENOIDŮ
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
22
Vzorec
Systematický název
2-methyl-buta-1,3-dien
Ostatní názvy
2-methyl-1,3-butadien
Sumární vzorec
C5H8
TERPENOIDY – HLAVNÍ SLOŽKY PRYSKYŘIC
OZNAČENÍ
POČET UHLÍKŮ
SKUPENSTVÍ
za normální teploty (tj. 23 °C)
Monoterpenoid
10
kapalina
SESQUITERPENOID
15
kapalina
Diterpenoid
20
Pevná látka
TRITERPENOID
30
Pevná látka

26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
23
MONOTERPEN
LIMOLEN
(v pomerančové kůře)
SESQUITERPEN
d KADILEN

26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
24
DITERPEN
Kyselina abietová

Nejdůležitější pryskyřice
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
25
img488.jpg

PŘÍKLAD pryskyřice
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
26
•Jehličnaté stromy > BOROVICE
•> Terpentýnový balzám
•> DESTILACE  silice > TERPENTÝN
•> DESTILAČNÍ ZBYTEK > KALAFUNA
•KALAFUNA
•

KALAFUNA
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
27
•Za normální teploty tvrdá a křehká
•Měkne při cca. 70 °C
•Taje při cca. 120 °C
•Rozpustná v alkoholech, esterech, aromátech, chlorovaných rozpouštědlech, ketonech, terpentýnu
•Obsahuje převážně kyselinu abietovou > oxidace, křehnutí, omezení rozpustnosti
•Rozpouští se v alkáliích > PRYSKYŘIČNÁ MÝDLA
•Kobaltnatá sůl > SIKATIVUM
•Měďnatá sůl > pigment & SIKATIVUM
•Tavná lepidla
•Odštětinování (depilace štětin) vepřů
•Pájení > rozrušuje vrstvy oxidů
•
•
•

KALAFUNA (eng. Rosin or Colophony or Greek Pitch)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
28
•Colophony or Greek Pitch > od starořeckého města Kolofónu, poslulého vývozem kalafuny
•Další použití:
–Nános na smyčce ke zvýšení tření o struny
–Ve směsi s vosky k nažehlování starých obrazů na nové podkladní plátno
–Farmacie
–Potravinářství
–.............

KALAFUNA (eng. Rosin or Colophony or Greek Pitch)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
29

PŘÍKLAD silice TERPENTÝN
 (eng. Turpentine)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
30
Hlavní složky jsou PINENY (a, b)
• Rozpouštědlo olejových barev
• Ve směsi s včelím nebo karnaubským voskem jako leštidlo na nábytek
• Syntéza vonných látek, např. kafru

Ještě pár poznámek
1.V chemii přírodních látek převažují triviální názvy, často mající původ v místě výskytu látky
2.V přírodních látkách (polymerech) jsou vždy kromě složky (složek) hlavní (hlavních) i látky
doprovodné
3.Složení a množství látek doprovodných souvisí se zdrojem, např. různé jehličnany dávají různé
pryskyřice, místem těžby suroviny, dobou odběru atd.
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
31

Vzhůru k dalším pryskyřicím a balzámům!
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
32
•DITERPENOIDNÍ PRYSKYŘICE

Vzhůru k dalším pryskyřicím a balzámům!
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
33
•Kanadský balzám
•Získává se z kanadské jedle
•Tmelení optiky, protože má vhodný index lomu
•Benátský balzám
•Získává se z evropského modřínu
•Vytváří lesklý nežloutnoucí film
•Používán v malířství (olejomalba) již v dobách Rubensových, ve směsi s ořechovým olejem a mastixem
•
•

Kopál (eng.Copal)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
34
Kopál je recentní (GEOLOGICKY SOUČASNÉ) nebo subfosilní tvrdá pryskyřice některých
jehličnanů, zejména z rodu Copaifera, ve středoamerických kulturách
užívaná jako kadidlo a dříve také k výrobě laků. Kopál má medovou
nebo jantarovou barvu a rozpouští se v éteru, v acetonu a v alkoholu.
Dodnes se používá při restaurování obrazů a jako přísada do
houslařských laků, protože dává tvrdý a lesklý povrch.
Protože alkohol (ETANOL) je běžné a levné rozpouštědlo, byly tzv. KOPÁLOVÉ LAKY hojně využívány.

Sandarak (eng.Sandarac)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
35
Získává se z jehličnanu rostoucího v severní Africe
Ochranné nátěry na obrazy a starožitnosti
SOUČÁST OLEJOVÝCH LAKŮ,  rozpouští se v terpentýnu, aromátech a amylalkoholu.

Vzhůru k dalším pryskyřicím a balzámům!
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
36
•TRITERPENOIDNÍ PRYSKYŘICE

Mastix či Masticha (eng.Mastic)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
37
Masticha nebo Mastix je pryskyřice, která se získává z keře řečíku
lentišku (Pistacia lentiscus) na řeckém ostrově Chios.

Mastix či Masticha (eng.Mastic)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
38
Masticha byla v mnoha směrech využívána již ve starověku, zejména
pro vonný dech a bělící účinky na zuby. V současnosti má masticha široké využití v potravinářském
průmyslu, v lékařství a kosmetice. Používá se při přípravě mastí na ekzémy, popáleniny, omrzliny.
Je vynikající pro ústní hygienu, působí antisepticky a vede k redukci zubního plaku. Při
dlouhodobém užívání zabíjí bakterii Helicobacter pylori, která způsobuje peptické vředy, gastritidu
a duodentidu (zánět dvanáctníku).
V potravinářství se Masticha používá k ochucení masa, mořských
plodů, jako přísada do koláčů a cukrovinek. Populárními produkty z
mastichy nebo s přísadou mastichy jsou žvýkačky, olej, voda, likéry,
mýdla, zubní pasty.
SOUČÁST OLEJOVÝCH LAKŮ,  rozpouští se v terpentýnu, aromátech a amylalkoholu i etanolu.

Damara (eng. Dammar gum)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
39
•Získává se z LISTNATÝCH STROMŮ
•Nízké jodové číslo > málo žloutne, nepolymeruje
•Rozpustná v alkoholech i ketonech a esterech
•Rozpustná v terpentýnu
•Směsi s voskem > RENTOALÁŽ
•SOUČÁST OLEJOVÝCH BAREV > VYŠŠÍ  LESK
•

Ještě další zajímavé OLEJE
KEŠU OLEJ (eng. Cashew Oil)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
40
Anacardic acid
Carnadol
Adipostatin A

Ještě další zajímavé OLEJE
RICINOVÝ OLEJ (eng. Castor Oil)
26. 9. 2013
PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU  2 2013
41