Acetat de celuloză, compus sintetic derivat din acetilarea substanței vegetale celuloză. Acetatul de celuloză este rotit în fibre textile cunoscute diferit sub denumirea de raion de acetat, acetat sau triacetat. Poate fi modelat și în piese din plastic solid, cum ar fi mânerele uneltelor sau turnat în film pentru fotografie sau ambalare alimentară, deși utilizarea sa în aceste aplicații s-a diminuat.
polimeri industriali majori: acetat de celuloză
Deficiențele inerente nitratului de celuloză au ridicat posibilitatea producerii altor esteri de celuloză, în special esterii
Celuloza este un polimer natural obținut din fibre de lemn sau din fibrele scurte (linters) care aderă la semințele de bumbac. Este format din unități de glucoză repetate care au formula chimică C 6 H 7 O 2 (OH) 3 și următoarea structură moleculară:
În celuloza nealterată, X în structura moleculară reprezintă hidrogen (H), indicând prezența în moleculă a trei grupări hidroxil (OH). Grupele OH formează legături puternice de hidrogen între moleculele de celuloză, cu rezultatul că structurile de celuloză nu pot fi desfăcute de căldură sau de solvenți fără a provoca descompunerea chimică. Cu toate acestea, după acetilare, hidrogenul din grupările hidroxil este înlocuită cu acetil grupe (CH 3 - CO). Compusul acetat de celuloză rezultat poate fi dizolvat în anumiți solvenți sau înmuiat sau topit sub căldură, permițând materialul să fie filat în fibre, turnat în obiecte solide sau turnat sub formă de film.
Acetatul de celuloză este cel mai frecvent preparat prin tratarea celulozei cu acid acetic și apoi cu anhidridă acetică în prezența unui catalizator cum ar fi acidul sulfuric. Atunci când reacțiile rezultate au voie să se finalizeze, produsul este un compus complet acetilat cunoscut sub numele de acetat de celuloză primară sau, mai corect, triacetat de celuloză. Triacetatul este o substanță cu o topire ridicată (300 ° C [570 ° F]), foarte cristalină, care este solubilă numai într-o gamă limitată de solvenți (de obicei clorură de metilen). Din soluție, triacetatul poate fi filat uscat în fibre sau, cu ajutorul plastifianților, turnat sub formă de peliculă. Dacă acetatul primar este tratat cu apă, poate avea loc o reacție de hidrolizare în care reacția de acetilare este inversată parțial, producând un acetat de celuloză secundar sau diacetat de celuloză. Diacetatul poate fi dizolvat de solvenți mai ieftini, cum ar fi acetonă pentru filarea uscată în fibre. Cu o temperatură de topire mai mică (230 ° C [445 ° F]) decât triacetatul, diacetatul sub formă de fulg poate fi amestecat cu plastifianți adecvați în pulberi pentru modelarea obiectelor solide și poate fi turnat și sub formă de film.
Acetatul de celuloză a fost dezvoltat la sfârșitul secolului 19 ca parte a efortului de proiectare a fibrelor produse pe bază de celuloză. Tratamentul celulozei cu acid azotic a produs nitrat de celuloză (cunoscut și sub denumirea de nitroceluloză), dar dificultățile de a lucra cu acest compus extrem de inflamabil au încurajat cercetarea în alte domenii. În 1865, Paul Schützenberger și Laurent Naudin, din Collège de France, la Paris, au descoperit acetilarea celulozei prin anhidridă acetică, iar în 1894, Charles F. Cross și Edward J. Bevan, care lucrează în Anglia, au patentat un proces pentru prepararea triacetatului de celuloză solubilă în cloroform.. O contribuție comercială importantă a avut-o chimistul britanic George Miles în 1903–05, cu descoperirea că, atunci când celuloza complet acetilată a fost supusă hidrolizei, s-a transformat într-un compus mai puțin acetilat (diacetat de celuloză) care era solubil în solvenți organici ieftini, cum ar fi ca acetona.
Exploatarea completă la scară comercială a materialului solubil în acetonă a fost realizată de doi frați elvețieni, Henri și Camille Dreyfus, care în timpul Primului Război Mondial au construit o fabrică în Anglia pentru producția de diacetat de celuloză pentru a fi folosit ca o copă neinflamabilă pentru acoperirea aripilor avionului din țesătură. După război, fără a mai cere nicio cerere de acetat, frații Dreyfus au apelat la producția de fibre diacetate, iar în 1921, compania lor britanică Celanese Ltd., a început fabricarea comercială a produsului, înregistrată ca Celanese. În 1929, EI du Pont de Nemours & Company (acum compania DuPont) a început producția de fibre de acetat în Statele Unite. Țesăturile acetat au găsit o largă favoare pentru moliciunea și drapajul grațios. Materialul nu se ridează ușor atunci când este uzat și, din cauza absorbției sale scăzute de umiditate atunci când este tratat corect, nu reține cu ușurință anumite tipuri de pete. Îmbrăcămintea din acetat se spală bine, păstrându-și dimensiunea și forma inițială și uscându-se într-un timp scurt, deși au tendința de a reține cutele date atunci când sunt ude. Fibra a fost folosită, singură sau în amestecuri, în îmbrăcăminte precum rochii, îmbrăcăminte sport, lenjerie de corp, cămăși și cravate și, de asemenea, în covoare și alte obiecte de mobilier pentru casă.
În 1950, firma britanică Courtaulds Ltd. a început să dezvolte fibre de triacetat, care ulterior au fost produse pe o scară comercială după ce solventul de clorură de metilen a devenit disponibil. Courtaulds și Celanese britanici au comercializat o fibră de triacetat sub marca comercială Tricel. În Statele Unite, triacetatul a fost introdus sub numele de marcă Arnel. Țesăturile cu triacet au devenit cunoscute pentru păstrarea formei superioare, rezistența la contractare și ușurința de spălare și uscare.
Producția de fibre de acetat a scăzut de la mijlocul secolului XX, parțial din cauza concurenței dintre fibrele de poliester, care au aceleași sau mai bune proprietăți de spălare și uzură, pot fi călcate la temperaturi mai ridicate și sunt mai puțin costisitoare. Cu toate acestea, fibrele de acetat sunt încă utilizate în îmbrăcăminte ușor de îngrijit și pentru garniturile interioare ale îmbrăcămintei din cauza luciului ridicat. Remorcarea cu diacetat de celuloză (pachete de fibre) a devenit materialul principal pentru filtrele de țigări.
Prima utilizare comercială a diacetatului de celuloză ca plastic a fost în așa-numitul film de siguranță, propus pentru prima dată ca înlocuitor al celuloidului în fotografie la scurt timp după începutul secolului XX. Materialul a primit un nou impuls în anii 1920 prin introducerea modelării prin injecție, o tehnică rapidă și eficientă de formare la care acetatul era deosebit de amenajabil, dar la care celuloida nu putea fi supusă, din cauza temperaturilor ridicate implicate. Acetatul de celuloză a devenit utilizat pe scară largă în industria auto, datorită rezistenței sale mecanice, a rezistenței, a rezistenței la uzură, a transparenței și a ușurinței modelării. Rezistența ridicată la impact a făcut din acesta un material de dorit pentru ochelari de protecție, mânere de scule, manometre și altele asemenea. În anii '30, triacetatul de celuloză a înlocuit diacetatul în film fotografic, devenind baza proeminentă pentru imagini, fotografii și radiografii.
Cu introducerea de noi polimeri începând din anii 1930 și 1940, cu toate acestea, materialele plastice din acetat de celuloză au intrat în declin. Triacetatul, de exemplu, a fost în cele din urmă înlocuit în fotografia în mișcare de polietilenă tereftalat, un poliester ieftin care ar putea fi transformat într-un film puternic, dimensional stabil. Triacetatul este încă extrudat sau turnat în film sau foaie utilizat în ambalaje, filtre de membrană și film fotografic, iar diacetatul este turnat prin injecție în părți mici, cum ar fi periuțele de dinți și cadrele de ochelari.
