PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 1 PŘÍRODNÍ POLYMERY Polysacharidy II CELULÓZA RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. 9. 11. 2016 Časový plán 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 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 Polyyfenoly – lignin, huminové kyseliny 6 Polysacharidy I – škrob 7 Polysacharidy II – celulóza 30. 11. Bílkovinná vlákna I 7. 12. Bílkovinná vlákna II 14. 12. Kasein, syrovátka, vaječné proteiny 11 Identifikace přírodních látek VLOŽÍM NA INTRANET MU PŘF 12 Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů VLOŽÍM NA INTRANET MU PŘF 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 • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 3 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 4 Rozdělení přírodních vláken - SCHÉMA.jpg 1.Chemie celulózy 2.Nadmolekulární stuktura celulózy 3.Výskyt celulózy 4. Rozpustnost celulózy 5. Výroba celulózy 6. Použití celulózy 7. Modifikace celulózy 8. Nanocelulóza 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 5 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 6 D-glucose-chain-2D-Fischer.png img462.jpg img463.jpg Chemie celulózy I •Patří do skupiny polysacharidů •Tvoří největší podíl z biomasy •Poly-(b-D-glukosa) (zjednodušený název) •Poly-1,4-b-D-glukopyranoyl-D-glukopyranosa • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 7 cellobiosa & celulosa.jpg C4 C1 Chemie celulózy II 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 8 řetězec celilózy rozměry.jpg Chemie celulózy III 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 9 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 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) – 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 10 Rozpustnost celulózy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 11 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 12 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. ŠKROB versus CELULÓZA I 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 13 img672.jpg ŠKROB je polymer z a-D-glukopyranosy CELULÓZA je polymer z b-D-glukopyranosy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 14 img724.jpg ŠKROB (amylósa - lineární) versus CELULÓZA II 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 15 img749.jpg img748.jpg Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY Další možnosti znázornění celulózy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 16 Nadmolekulární struktura celulózy I micely celulźy.jpg Bezbarvá inertní látka nerozpustná ve vodě, hustota 1,55 g/cm3 img745.jpg Prostor mezi mikrofibrilami je vyplněn HEMICELULÓZAMI & LIGNINEM AMORFNÍ CELULÓZA snáze bobtná a je reaktivnější než krystalická 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 17 Nadmolekulární struktura celulózy II Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY vodíkové můstky v celióze.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 18 Krystalická struktura celulózy I img744.jpg img743.jpg Silné interakce přes VODÍKOVÉ MŮSTKY 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 19 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 20 img718.jpg Stonky bylin – len, konopí, juta Listy bylin – sisal Semenná vlákna - bavlna Z celého stromu, včetně pařezu a kořenů top bude cca. jen 2/3 tohoto! Výskyt celulózy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 21 img293.jpg img294.jpg img322.jpg LINTRY = KRÁTKÁ VLÁKNA BAVLNY, NEVHODNÁ PRO TEXTILNÍ ZPRACOVÁNÍ PPS = průměrný polymerační stupeň HLAVNÍ průvodní látky celulózy 1 •Hemicelulózy •Lignin •Pryskyřice (ve dřevě) 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 22 ! Vlákna BAVLNY neobsahují téměř žádné hemicelulózy ani lignin ! HLAVNÍ průvodní látky celulózy 2 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 23 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 24 img755.jpg img754.jpg Stejná základní jednotka jako CELULÓZA Hemicelulózy – z čeho se skládají II 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 25 img756.jpg img757.jpg POZOR: toto je FURANÓZA! Jen pětičlenný kruh! Hemicelulózy – z čeho se skládají III 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 26 img758.jpg img759.jpg Hemicelulózy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 27 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 28 img753.jpg img752.jpg hlavně jehličnatá dřeva hlavně listnatá dřeva Výroba celulózy I 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 29 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) • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 30 Morfologie celulózového vlákna 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 31 img312.jpg Zkroucení „do vrtule“ Morfologie celulózového vlákna 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 32 img154.jpg img153.jpg 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 – 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 33 Výroba celulózy III A historický způsob získávání lněného vlákna 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 34 img555.jpg Výroba lněného vlákna v České republice 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 35 •Výroba lněného vlákna v České republice ZANIKLA •Podniky jako byly: –Čemolen, –Moravolen, –Tatralan (Kežmarok, Slovensko) –UŽ NEEXISTUJÍ •LEN je pěstován pouze jako olejnina > FERMEŽ •Bude problém se zachováním kulturního dědictví Výroba celulózy IV – ze dřeva 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 36 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 37 •5 – 12 % NaOH •150 – 180 °C •700 – 1000 kPa •3 – 6 hodin Sulfitový postup – ze dřeva 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 38 •Ca(HSO3)2, SO2 •130 °C •300 – 400 kPa •3 – 6 hodin • img295.jpg Sulfátový postup – ze dřeva 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 39 •Na2SO4, Na2CO3, Na2S, Na OH •150 – 180 °C •700 – 1000 kPa •3 – 6 hodin • img296.jpg Použití celulózy 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 40 •Výroba papíru •Textilní výroba •Farmacie •Regenerovaná celulóza •DERIVÁTY CELULÓZY –Estery –Nitráty –Alkyl (aryl)celulóza –Karbaxymethylcelulóza –Hydroxyethylcelulóza – Od PAPYRUSU k papíru 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 41 To jsem vyfotil v botanické zahradě na Krétě Od PAPYRUSU k papíru 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 42 Papyrus 1.jpg Papyrus 2.jpg Živá historie 1-2_2014.jpg Výroba papíru 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 43 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 44 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 45 img760.jpg Výroba papíru 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 46 •Dřevovina – mechanické rozvláknění dřeva & třídění vláken & bělení vláken > levné papíry, např. novinový a toaletní • 800px-Mechanicalpulping.png 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 47 JUTA z Hladík Textilní vlákna.jpg STONKOVÉ VLÁKNO 1 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 48 STONKOVÁ VLÁKNA 2 & 3 LEN a KONOPÍ z Hladík Textilní vlákna.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 49 LISTOVÉ VLÁKNO 1 – SISAL PŮVODNÍ sisal puvodni 200x.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 50 LISTOVÉ VLÁKNO 2 – SISAL PŮVODNÍ sisal puvodni 1kx b.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 51 LISTOVÉ VLÁKNO 3 – SISAL PO EXPOZICI VENKU cca. 3 roky sisal degradovany 200x.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 52 LISTOVÉ VLÁKNO 4 – SISAL PO EXPOZICI VENKU cca. 3 roky sisal degradovany 1kx.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 53 LISTOVÉ VLÁKNO 4 – SISAL vliv EXPOZICE sisal degradovany 1kx.jpg VENKU cca. 3 roky sisal puvodni 1kx b.jpg PŮVODNÍ ZVĚTŠENÍ 1000x, SEM 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 54 LISTOVÉ VLÁKNO 5 – SISAL vliv EXPOZICE VENKU cca. 3 roky PŮVODNÍ sisal degradovany 200x.jpg sisal puvodni 200x.jpg ZVĚTŠENÍ 200x, SEM 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 55 img464.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 56 img761.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 57 img123.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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 58 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 59 Modifikace celulózy III PRODUKT VLASTNOST POUŽITÍ Hydroxyethylcelulóza Filmotvornost, rozpustnost ve vodě a ve směsích voda + ethanol Laky na vlasy, zahušťovadlo pro barvy (TIXOTROPNÍ EFEKT) 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 60 Výroba viskózového hedvábí z celulózy v České a Slovenské republice 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 61 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 62 Děláme v laborkách 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 63 Schweitzerovo činidlo img297.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 64 img714.jpg img715.jpg Schweitzerovo činidlo Roztok celulózy v NaOH přechází působením CS2 na XANTOGENÁT CELULÓZY ALKALICELULÓZA XANTOGENÁT CELULÓZY REGREROVANÁ CELULÓZA Viskózové vlákno 1.ALKALICELULÓZA – oddělí se b a g celulózy > zbude a celulóza •NaOH se oddělí od hemicelulóz a nižších MW celulóz DIALÝZOU 2. XANTOGENACE •Roztok v NaOH 3.Mokré zvlákňování do SRÁŽEDLA 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 65 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 66 img303.jpg img302.jpg img304.jpg ALKALICELULÓZA ß xantogenace REGENERACE VEDLEJŠÍ REAKCE 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 67 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? 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 68 •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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 69 Jádro s jinou strukturou SLUPKA Pomalé srážení > stejnoměrná struktura napříč vláknem > VYŠŠÍ PEVNOST > KORDOVÉ HEDVÁBÍ img117.jpg KDE MÁ VISKÓZOVÝ KORD JEŠTĚ DNES ŠANCI? 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 70 •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! 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 71 img367.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 72 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 • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 73 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 74 img730.jpg img731.jpg Celulóza pro zastavování krve 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 75 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. 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 • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 76 Nitrocelulóza 2 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 77 •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) 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 78 Nitrocelulóza 4 - CELULOID 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 79 celuloid 1.jpg celuloid 2.jpg 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) •Po zvlhčení tvarovatelný > uzavírání sklenic se zavařeninami atd. •Po zvlhčení POLOPROPUSTNÁ MEMBRÁNA > HEMOdialýza (dříve) • 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 80 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 81 img762.jpg img763.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 82 img311.jpg Acetát celulózy > vlákna, plasty Kdysi vyráběla SYNTHESIA Pardubice Nyní např. www.mazzucchelli.it > pro designové výrobky, např. brýle 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 83 Vlákna na bázi celulózy výrobní schémata I img586.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 84 Vlákna na bázi celulózy výrobní schéma II img587.jpg img589.jpg 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 85 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 86 •Inertní látka pro přenos účinné látky léčiv a potravinových doplňků •Nakypřovací prostředek v potravinách •Vláknitá přísada do potravin • Celulóza jako MĚNIČ IONTŮ 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 87 img930.jpg img931.jpg Celulóza jako MĚNIČ IONTŮ 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 88 img932.jpg img933.jpg img934.jpg Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 89 papírová chromatografie 1.jpg Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 90 papírová chromatografie 2.jpg papírová chromatografie 3.jpg Celulóza jako CHROMATOGRAFICKÝ MATERIÁL 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 91 papírová chromatografie 4.jpg KŘEMELINA Nanocelulóza 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 92 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 93 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! 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 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 94 9. 11. 2016 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 7 2016 95 img568.jpg img569.jpg