Cellulosaacetat, syntetisk förening härrörande från acetylering av växtämnets cellulosa. Cellulosaacetat spinns till textilfibrer kända på olika sätt som acetat-rayon, acetat eller triacetat. Det kan också formas till fasta plastdelar såsom verktygshandtag eller gjutas i film för fotografering eller matförpackning, även om användningen i dessa applikationer har minskat.
huvudsakliga industriella polymerer: Cellulosaacetat
De brister som ingår i cellulosanitrat ökade möjligheten att producera andra estrar av cellulosa, särskilt estrarna i
Cellulosa är en naturligt förekommande polymer erhållen från träfibrer eller korta fibrer (vintrar) som vidhäftar bomullsfrön. Det består av upprepande glukosenheter som har den kemiska formeln C 6 H 7 O 2 (OH) 3 och följande molekylstruktur:
I oförändrad cellulosa representerar X i molekylstrukturen väte (H), vilket indikerar närvaron i molekylen i tre hydroxylgrupper (OH). OH-grupperna bildar starka vätebindningar mellan cellulosamolekyler, med resultatet att cellulosakonstruktioner inte kan lösas av värme eller lösningsmedel utan att orsaka kemisk sönderdelning. Men vid acetylering, är väte i hydroxylgruppema ersätts med acetylgrupper (CH 3 -CO). Den resulterande cellulosaacetatföreningen kan lösas i vissa lösningsmedel eller mjukas eller smälts under värme, vilket gör att materialet kan spinnas till fibrer, formas till fasta föremål eller gjutas som en film.
Cellulosaacetat framställs vanligtvis genom behandling av cellulosa med ättiksyra och sedan med ättiksyraanhydrid i närvaro av en katalysator såsom svavelsyra. När de resulterande reaktionerna får fortsätta till fullbordande är produkten en helt acetylerad förening känd som primär cellulosaacetat, eller, mer korrekt, cellulosatriacetat. Triacetat är en högsmältande (300 ° C [570 ° F]), mycket kristallin substans som endast är löslig i ett begränsat intervall av lösningsmedel (vanligtvis metylenklorid). Från lösningen kan triacetat torrspinnas till fibrer eller, med hjälp av mjukgörare, gjutas som en film. Om det primära acetatet behandlas med vatten, kan en hydroliseringsreaktion inträffa där acetyleringsreaktionen delvis vänds, vilket ger en sekundär cellulosaacetat eller cellulosadiacetat. Diacetat kan lösas med billigare lösningsmedel såsom aceton för torrspinning till fibrer. Med en lägre smälttemperatur (230 ° C [445 ° F]) än triacetat kan diacetat i flingform blandas med lämpliga mjukgörare till pulver för formning av fasta föremål, och det kan också gjutas som en film.
Cellulosaacetat utvecklades i slutet av 1800-talet som en del av ett försök att designa industriellt producerade fibrer baserade på cellulosa. Behandling av cellulosa med salpetersyra hade producerat cellulosanitrat (även känd som nitrocellulosa), men svårigheterna med att arbeta med denna mycket brandfarliga förening uppmuntrade forskning inom andra områden. År 1865 upptäckte Paul Schützenberger och Laurent Naudin från Collège de France i Paris acetylering av cellulosa med ättiksyraanhydrid, och 1894 patenterade Charles F. Cross och Edward J. Bevan, som arbetade i England, en process för beredning av kloroformlöslig cellulosatriacetat. Ett viktigt kommersiellt bidrag gavs av den brittiska kemisten George Miles 1903–05 med upptäckten att när den helt acetylerade cellulosan utsattes för hydrolys förvandlades den till en mindre starkt acetylerad förening (cellulosadiacetat) som var löslig i billiga organiska lösningsmedel, som aceton.
Det fullständiga utnyttjandet i kommersiell skala av det acetonlösliga materialet åstadkoms av två schweiziska bröder, Henri och Camille Dreyfus, som under första världskriget byggde en fabrik i England för produktion av cellulosadiacetat för att användas som ett icke-brandfarligt dope för beläggning av tygets flygvingar. Efter kriget, utan någon ytterligare efterfrågan på acetatdope, vände Dreyfus-bröderna till produktion av diacetatfibrer, och 1921 började deras företag, British Celanese Ltd., kommersiell tillverkning av produkten, varumärket som Celanese. 1929 började EI du Pont de Nemours & Company (nu DuPont Company) produktion av acetatfiber i USA. Acetattyger hittade stor fördel för deras mjukhet och graciösa draperier. Materialet skrynklar inte lätt när det bärs och på grund av dess låga fuktabsorption när det behandlas korrekt håller det inte lätt vissa typer av fläckar. Acetatplagg tvättar väl och behåller sin ursprungliga storlek och form och torkar på kort tid, även om de har en tendens att hålla veck som förmedlas när de är våta. Fibern har använts, ensam eller i blandningar, i kläder såsom klänningar, sportkläder, underkläder, skjortor och slipsar och även i mattor och andra heminredningar.
År 1950 började det brittiska företaget Courtaulds Ltd. utveckla triacetatfibrer, som sedan producerades i kommersiell skala efter att metylenkloridlösningsmedel blev tillgängligt. Courtaulds och brittiska Celanese marknadsförde en triacetatfiber under varumärket Tricel. I USA introducerades triacetat under det varumärkesnamnet Arnel. Triacetat-tyger blev kända för sin överlägsna fasthållning, motståndskraft mot krympning och lätt att tvätta och torka.
Produktionen av acetatfibrer har minskat sedan mitten av 1900-talet, delvis på grund av konkurrens från polyesterfibrer, som har samma eller bättre tvätt- och slitagegenskaper, kan strykas vid högre temperaturer och är billigare. Icke desto mindre används acetatfibrer fortfarande i lätta skötselplagg och för den inre beklädnaden av kläder på grund av deras höga glans. Cellulosadiacetat-bogsering (fiberbuntar) har blivit det viktigaste materialet för cigarettfilter.
Den första kommersiella användningen av cellulosadiacetat som plast var i den så kallade säkerhetsfilmen, föreslog först som en ersättning för celluloid i fotografering strax efter början av 1900-talet. Materialet gavs ytterligare drivkraft på 1920-talet genom införandet av formsprutning, en snabb och effektiv formningsteknik till vilken acetat var särskilt mottagligt men till vilket celluloid inte kunde utsättas, på grund av de höga temperaturerna inblandade. Cellulosaacetat användes allmänt inom bilindustrin på grund av dess mekaniska styrka, seghet, slitstyrka, transparens och lätt formbarhet. Den höga motståndskraften mot stötar gjorde det till ett önskvärt material för skyddsglasögon, verktygshandtag, oljemätare och liknande. På 1930-talet ersatte cellulosatriacetat diacetat i fotografisk film, vilket blev den främsta basen för film, stillbild och röntgenstrålar.
Med introduktionen av nyare polymerer som började på 1930- och 1940-talet gick emellertid cellulosaacetatplast ned. Triacetat, till exempel, ersattes så småningom i rörelse-fotografering av polyetylentereftalat, en billig polyester som kunde göras till en stark, dimensionellt stabil film. Triacetat strängsprutas eller gjuts i film eller ark som används i förpackning, membranfilter och fotografisk film, och diacetat formsprutas i små delar såsom tandborstar och glasögonramar.
