Cellulóz-acetát textil

Cellulóz-acetát, szintetikus vegyület, amelyet a cellulóz növényi anyag acetilálásával nyernek. A cellulóz-acetátot textilszálakba fonják, különféleképpen acetát műselyem, acetát vagy triacetát néven. Szilárd műanyag alkatrészekké is formázható, például szerszámfogantyúkké, vagy filmbe önthető fényképezésre vagy élelmiszercsomagolásra, bár használata ezekben az alkalmazásokban csökkent.

fő ipari polimerek: cellulóz-acetát

A cellulóz-nitrátban rejlő hiányosságok elősegítették a cellulóz más észtereinek, különösen a

A cellulóz a természetben előforduló polimer, amelyet faszálakból vagy a pamutmaghoz tapadó rövid szálakból (bélésekből) nyernek. Olyan ismétlődő glükóz egységekből áll, amelyek kémiai képlete C ₆ H ₇ O ₂ (OH) ₃ és a következő molekuláris szerkezetű:

A változatlan cellulózban a molekuláris szerkezetben az X jelentése hidrogén (H), jelezve, hogy a molekulában három hidroxil (OH) csoport van jelen. Az OH csoportok erős hidrogénkötéseket képeznek a cellulózmolekulák között, aminek eredményeként a cellulózszerkezeteket hővel vagy oldószerekkel nem lehet meglazítani anélkül, hogy kémiai bomlást okoznának. Azonban, amikor acetilezés, a hidrogén a hidroxilcsoportok helyébe acetil-csoportok (CH ₃ -CO). A kapott cellulóz-acetátvegyületet feloldhatjuk bizonyos oldószerekben, vagy lágyíthatjuk vagy megolvaszthatjuk hővel, lehetővé téve az anyag szálakba fonását, szilárd tárgyakké öntését vagy film formájában öntését.

A cellulóz-acetátot leggyakrabban úgy állítják elő, hogy a cellulózt ecetsavval, majd ecetsavanhidriddel katalizátor, például kénsav jelenlétében kezelik. Ha a kapott reakcióknak teljes lejátszódást engedünk, akkor a termék egy teljesen acetilezett vegyület, amelyet primer cellulóz-acetátnak nevezünk, vagy helyesebben cellulóz-triacetátnak. A triacetát magas olvadáspontú (300 ° C [570 ° F]), nagymértékben kristályos anyag, amely csak korlátozott mennyiségű oldószerben oldódik (általában metilén-klorid). Az oldatból a triacetátot szárazon centrifugálhatjuk szálakba vagy lágyítók segítségével filmként önthetjük. Ha az elsődleges acetátot vízzel kezeljük, akkor hidrolizációs reakció fordulhat elő, amelyben az acetilezési reakció részben megfordul, másodlagos cellulóz-acetátot vagy cellulóz-diacetátot állítva elő. A diacetát olcsóbb oldószerekkel, például acetonnal feloldható, a szálakba szárazra forgatva. A triacetáttal alacsonyabb olvadási hőmérsékleten (230 ° C [445 ° F]) a pehely formájú diacetát megfelelő lágyítókkal keverhető porokká szilárd tárgyak formázásához, és filmként is önthető.

A cellulóz-acetátot a 19. század végén fejlesztették ki annak érdekében, hogy iparilag előállított szálakat cellulóz alapon tervezzenek. A cellulóz salétromsavval történő kezelése cellulóz-nitrátot (más néven nitrocellulóz néven ismert) hozott létre, ám ennek a nagyon gyúlékony vegyületnek a használata nehézségei ösztönözték a kutatást más területeken. 1865-ben Paul Schützenberger és Laurent Naudin, a párizsi Collège de France fedezte fel a cellulóz ecetsavanhidriddel történő acetilálását, és 1894-ben Charles F. Cross és Edward J. Bevan, az Angliában dolgozó szabadalmaztatták a kloroformban oldódó cellulóz-triacetát előállítási folyamatát.. Fontos kereskedelmi hozzájárulást nyújtott George Miles brit vegyész 1903–05-ben azzal a felfedezéssel, hogy amikor a teljesen acetilezett cellulózt hidrolízisnek vetik alá, ez kevésbé erősen acetilezett vegyületté (cellulóz-diacetáttá) alakul, amely olcsó szerves oldószerekben oldódik, például mint aceton.

Az acetonban oldódó anyag teljes kereskedelmi hasznosítását két svájci testvér, Henri és Camille Dreyfus hajtotta végre, akik az I. világháború alatt Angliában gyárat építettek cellulóz-diacetát előállítására, amelyet nem éghető dopeként használnak a szövet repülőgép szárnyak bevonása. A háború után, mivel nincs szükség további igényeire az acetátpellet, a Dreyfus testvérek diacetátszálak előállításához fordultak, és 1921-ben társaságuk, a British Celanese Ltd. megkezdte a Celanese néven megjelölt termék kereskedelmi gyártását. 1929-ben az EI du Pont de Nemours & Company (ma DuPont Company) megkezdte az acetátszál gyártását az Egyesült Államokban. Az acetát szövetek széles körben kedvelték lágyságukra és kecses drapériajukra. Az anyag kopás közben nem ráncolódik könnyen és megfelelő kezelés esetén alacsony nedvesség-felszívódása miatt bizonyos típusú foltokat nem tart meg könnyen. Az acetátos ruhadarabok jól mosnak, megtartják eredeti méretüket és alakjukat, és rövid időn belül kiszáradnak, bár hajlamosak nedvesen megmaradt gyűrődések megtartására. A szálat önmagában vagy keverékként használták ruházati cikkekben, például ruhákban, sportruházatban, fehérneműkben, ingekben és nyakkendőkben, valamint szőnyegekben és egyéb háztartási bútorokban.

1950-ben a Courtaulds Ltd. brit cég triacetátszálakat fejlesztett ki, amelyeket később kereskedelmi méretekben állítottak elő, miután metilén-klorid oldószer rendelkezésre állt. A Courtaulds és a British Celanese triacetátszálat forgalmazott Tricel márkanév alatt. Az Egyesült Államokban a triacetátot Arnel márkanéven vezették be. A triacetát szövetek ismertté váltak a kiváló alakmegtartó képességük, a zsugorodásnak ellenálló képességük, valamint a mosás és szárítás megkönnyítése miatt.

Az acetátszálak előállítása a 20. század közepe óta csökkent, részben a poliészter szálak versenyéből, amelyek azonos vagy jobb mosási és kopási tulajdonságokkal rendelkeznek, magasabb hőmérsékleten vasalhatók és olcsóbbak. Ennek ellenére az acetátrostokat továbbra is használják az egyszerű ápolásban és a ruházat belső bélésében, nagy fényességük miatt. A cellulóz-diacetát-kóc (szálkötegek) vált a cigaretta-szűrők fő anyagává.

A cellulóz-diacetát első műanyagként történő felhasználását az úgynevezett biztonsági filmben használták, amelyet a fényképezésben először a cellulóz helyettesítésére javasoltak a XX. Század kezdete után. Az anyag további lendületet kapott az 1920-as években a fröccsöntés bevezetésével, amely egy gyors és hatékony formázástechnika, amelyhez az acetát különösen alkalmazható, de amelyre a cellulóz nem tehető ki, mivel az érintett hőmérséklet magas. A cellulóz-acetátot széles körben használják az autóiparban mechanikai szilárdsága, szilárdsága, kopásállósága, átlátszósága és önthetősége miatt. Magas ütésállósága miatt védőszemüveg, szerszámfogantyúk, olajmérők és hasonlók számára kívánatos anyag. Az 1930-as években a cellulóz-triacetát felváltotta a diacetátot a fényképészeti filmben, vált a mozgóképek, állóképek és röntgenfelvételek legfontosabb alapjává.

Az 1930-as és 1940-es években kezdődő újabb polimerek bevezetésével azonban a cellulóz-acetát műanyagok hanyatlásnak indultak. Például a triacetátot végül a mozgóképfotózásban polietilén-tereftaláttal helyettesítették, egy olcsó poliészterrel, amelyet erős, méretben stabil filmré lehet tenni. A triacetátot még mindig extrudálják, vagy beleöntik a csomagolásban, a membránszűrőkben és a fényképészeti filmben használt fóliába vagy lemezbe, és a diacetátot kis részekre, például fogkefékre és szemüvegkeretekre fröccsöntötték.