Acetát celulózy, syntetická zlúčenina odvodená od acetylácie celulózy rastlinných látok. Acetát celulózy sa zvlákňuje do textilných vlákien známych ako acetátový hodváb, acetát alebo triacetát. Môže sa tiež formovať do pevných plastových častí, ako sú rukoväte nástrojov, alebo odlievať do fólie na fotografovanie alebo balenie potravín, hoci sa jej použitie v týchto aplikáciách znížilo.
hlavné priemyselné polyméry: acetát celulózy
Nedostatky spojené s dusičnanom celulózy zvyšujú možnosť výroby ďalších esterov celulózy, najmä esterov celulózy
Celulóza je prirodzene sa vyskytujúci polymér získaný z drevných vlákien alebo krátkych vlákien (linters) prilepených na bavlníkových semenách. To sa skladá z opakujúcich sa jednotiek glukózy, ktoré majú chemický vzorec C 6 H 7 O 2 (OH) 3 a nasledujúce molekulárnu štruktúru:
V nezmenenej celulóze predstavuje X v molekulovej štruktúre vodík (H), čo naznačuje prítomnosť troch hydroxylových (OH) skupín v molekule. Skupiny OH tvoria silné vodíkové väzby medzi molekulami celulózy, čo vedie k tomu, že celulózové štruktúry nemôžu byť uvoľnené teplom alebo rozpúšťadlami bez toho, aby spôsobili chemický rozklad. Avšak, po acetylácii sa vodíka v hydroxylových skupín je nahradený acetylových skupín (CH 3 -Čo). Výsledná zlúčenina acetátu celulózy sa môže rozpustiť v určitých rozpúšťadlách alebo zmäknúť alebo roztaviť za tepla, čo umožňuje, aby sa materiál zvlákňoval na vlákna, formoval do pevných predmetov alebo odlieval ako film.
Acetát celulózy sa najbežnejšie pripravuje spracovaním celulózy s kyselinou octovou a potom s anhydridom kyseliny octovej v prítomnosti katalyzátora, ako je kyselina sírová. Keď sa výsledné reakcie nechajú dokončiť, produkt je úplne acetylovaná zlúčenina známa ako primárny acetát celulózy alebo presnejšie triacetát celulózy. Triacetát je vysoko kryštalická látka s vysokou teplotou topenia (300 ° C [570 ° F]), ktorá je rozpustná iba v obmedzenom rozsahu rozpúšťadiel (zvyčajne v metylénchloride). Z roztoku sa triacetát môže zvlákňovať za sucha na vlákna alebo pomocou plastifikátorov liať ako film. Ak sa primárny acetát spracuje s vodou, môže dôjsť k hydrolyzačnej reakcii, pri ktorej je acetylačná reakcia čiastočne obrátená za vzniku sekundárneho acetátu celulózy alebo diacetátu celulózy. Diacetát sa môže rozpustiť lacnejšími rozpúšťadlami, ako je acetón, na zvlákňovanie za sucha na vlákna. Pri nižšej teplote topenia (230 ° C) ako triacetát sa môže diacetát vo forme vločiek zmiešať s vhodnými plastifikátormi do práškov na formovanie pevných predmetov a môže sa tiež odlievať ako film.
Acetát celulózy bol vyvinutý na konci 19. storočia ako súčasť snahy navrhnúť priemyselne vyrábané vlákna na báze celulózy. Ošetrenie celulózy kyselinou dusičnou viedlo k vzniku dusičnanu celulózy (známeho tiež ako nitrocelulóza), ale ťažkosti pri práci s touto vysoko horľavou zlúčeninou podporovali výskum v iných oblastiach. V roku 1865 Paul Schützenberger a Laurent Naudin z Collège de France v Paríži objavili acetyláciu celulózy acetanhydridom av roku 1894 Charles F. Cross a Edward J. Bevan, pracujúci v Anglicku, patentovali proces prípravy triacetátu celulózy rozpustného v chloroforme., Významný komerčný príspevok urobil britský chemik George Miles v rokoch 1903–05 s objavom, že keď sa úplne acetylovaná celulóza podrobila hydrolýze, transformovala sa na menej vysoko acetylovanú zlúčeninu (diacetát celulózy), ktorá bola rozpustná v lacných organických rozpúšťadlách, ako je napr. ako acetón.
Úplné využitie materiálu rozpustného v acetóne v komerčnom meradle dosiahli dvaja švajčiarski bratia, Henri a Camille Dreyfus, ktorí počas prvej svetovej vojny postavili v Anglicku továreň na výrobu diacetátu celulózy, ktorý sa má používať ako nehorľavá droga pre povrchová úprava krídel letúna. Po vojne, bez ďalšieho dopytu po acetátovej dávke, sa bratia Dreyfusovci obrátili na výrobu diacetátových vlákien av roku 1921 ich spoločnosť British Celanese Ltd. začala s komerčnou výrobou tohto produktu, ktorý bol označený ako Celanese. V roku 1929 EI du Pont de Nemours & Company (teraz DuPont Company) začala výrobu acetátových vlákien v Spojených štátoch. Acetátové tkaniny našli širokú priazeň pre ich mäkkosť a elegantné zakrytie. Materiál sa pri nosení ľahko nezvrásňuje a kvôli jeho nízkej absorpcii vlhkosti pri správnom ošetrení si niektoré druhy škvŕn ľahko nezachováva. Odevy z acetátovej bielizne sa dobre prajú, zachovávajú si svoju pôvodnú veľkosť a tvar a v krátkom čase sušia, aj keď majú tendenciu zadržiavať záhyby dodávané aj za mokra. Vlákno sa používalo, samostatne alebo v zmesiach, v odevoch, ako sú šaty, športové odevy, spodná bielizeň, košele a kravaty a tiež v kobercoch a iných bytových doplnkoch.
V roku 1950 začala britská firma Courtaulds Ltd. vyvíjať triacetátové vlákna, ktoré sa následne vyrábali v komerčnom meradle potom, ako bolo k dispozícii metylénchloridové rozpúšťadlo. Courtaulds a British Celanese predávali vlákno triacetátu pod ochrannou známkou Tricel. V Spojených štátoch bol triacetát zavedený pod ochrannou známkou Arnel. Triacetátové tkaniny sa stali známymi pre svoju vynikajúcu tvarovú stálosť, odolnosť voči zmršteniu a ľahkosť prania a sušenia.
Výroba acetátových vlákien klesla od polovice 20. storočia čiastočne kvôli konkurencii polyesterových vlákien, ktoré majú rovnaké alebo lepšie vlastnosti pri praní a opotrebovaní, môžu byť žehlené pri vyšších teplotách a sú lacnejšie. Napriek tomu sa acetátové vlákna stále používajú v odevoch, ktoré sa ľahko udržiavajú, a na vnútorné obloženie odevov z dôvodu ich vysokého lesku. Celulózový diacetátový kúdeľ (zväzky vlákien) sa stal hlavným materiálom pre cigaretové filtre.
Prvé komerčné použitie diacetátu celulózy ako plastu bolo v takzvanom bezpečnostnom filme, ktorý bol prvýkrát navrhnutý ako náhrada za celuloid vo fotografii krátko po začiatku 20. storočia. Tento materiál dostal ďalší impulz v 20. rokoch 20. storočia zavedením vstrekovacieho liatia, čo je rýchla a účinná technika formovania, ktorej bol acetát zvlášť prístupný, ale ktorému nemohol byť celuloid vystavený kvôli vysokým teplotám. Acetát celulózy sa v automobilovom priemysle široko používa kvôli svojej mechanickej pevnosti, húževnatosti, odolnosti proti opotrebeniu, priehľadnosti a ľahkej tvarovateľnosti. Jeho vysoká odolnosť proti nárazu z neho urobila požadovaný materiál pre ochranné okuliare, rukoväte nástrojov, meradlá oleja a podobne. V 30. rokoch minulého storočia nahradil triacetát celulózy diacetát vo fotografickom filme a stal sa popredným základom pre filmy, fotografie a röntgenové lúče.
So zavedením novších polymérov začiatkom 30. a 40. rokov 20. storočia však plasty z acetátu celulózy klesali. Napríklad triacetát bol nakoniec nahradený vo filmovej fotografii polyetyléntereftalátom, lacným polyesterom, ktorý sa dal vyrobiť ako silný, rozmerovo stabilný film. Triacetát sa stále extruduje alebo odlieva do fólie alebo fólie, ktorá sa používa na balenie, membránové filtre a fotografický film, a diacetát sa vstrekuje do malých častí, ako sú zubné kefky a rámy na okuliare.
