Acetato di cellulosa, composto sintetico derivato dall'acetilazione della sostanza vegetale cellulosa. L'acetato di cellulosa viene trasformato in fibre tessili note in vari modi come acetato rayon, acetato o triacetato. Può anche essere modellato in parti in plastica solida come maniglie di utensili o gettato in pellicola per la fotografia o il confezionamento di alimenti, sebbene il suo uso in queste applicazioni sia diminuito.
principali polimeri industriali: acetato di cellulosa
Le carenze inerenti al nitrato di cellulosa hanno aumentato la possibilità di produrre altri esteri di cellulosa, in particolare gli esteri di
La cellulosa è un polimero naturale ottenuto da fibre di legno o fibre corte (linters) che aderiscono ai semi di cotone. È composto da unità ripetitive di glucosio che hanno la formula chimica C 6 H 7 O 2 (OH) 3 e la seguente struttura molecolare:
Nella cellulosa inalterata, la X nella struttura molecolare rappresenta l'idrogeno (H), indicando la presenza nella molecola di tre gruppi idrossilici (OH). I gruppi OH formano forti legami idrogeno tra le molecole di cellulosa, con il risultato che le strutture di cellulosa non possono essere allentate dal calore o dai solventi senza causare decomposizione chimica. Tuttavia, dopo acetilazione, l'idrogeno nei gruppi idrossilici è sostituito da gruppi acetilici (CH 3 -CO). Il risultante composto di acetato di cellulosa può essere sciolto in alcuni solventi o ammorbidito o fuso sotto calore, consentendo al materiale di essere filato in fibre, modellato in oggetti solidi o fuso come un film.
L'acetato di cellulosa viene comunemente preparato trattando la cellulosa con acido acetico e quindi con anidride acetica in presenza di un catalizzatore come l'acido solforico. Quando le reazioni risultanti possono procedere al completamento, il prodotto è un composto completamente acetilato noto come acetato di cellulosa primario o, più propriamente, triacetato di cellulosa. Il triacetato è una sostanza altamente cristallina (300 ° C [570 ° F]), altamente cristallina che è solubile solo in una gamma limitata di solventi (di solito cloruro di metilene). Dalla soluzione, il triacetato può essere filato a secco in fibre o, con l'aiuto di plastificanti, può essere fuso come un film. Se l'acetato primario viene trattato con acqua, può verificarsi una reazione di idrolizzazione in cui la reazione di acetilazione è parzialmente invertita, producendo un acetato di cellulosa secondario o diacetato di cellulosa. Il diacetato può essere sciolto con solventi più economici come l'acetone per la filatura a secco in fibre. Con una temperatura di fusione inferiore (230 ° C [445 ° F]) rispetto al triacetato, il diacetato a forma di fiocco può essere miscelato con opportuni plastificanti in polveri per lo stampaggio di oggetti solidi e può anche essere fuso come un film.
L'acetato di cellulosa è stato sviluppato alla fine del XIX secolo come parte dello sforzo di progettare fibre di produzione industriale a base di cellulosa. Il trattamento della cellulosa con acido nitrico aveva prodotto nitrato di cellulosa (noto anche come nitrocellulosa), ma le difficoltà a lavorare con questo composto altamente infiammabile hanno incoraggiato la ricerca in altre aree. Nel 1865 Paul Schützenberger e Laurent Naudin del Collège de France di Parigi scoprirono l'acetilazione della cellulosa mediante anidride acetica e nel 1894 Charles F. Cross ed Edward J. Bevan, che lavoravano in Inghilterra, brevettarono un processo per preparare il triacetato di cellulosa solubile in cloroformio. Un importante contributo commerciale fu dato dal chimico britannico George Miles nel 1903–05 con la scoperta che, quando la cellulosa completamente acetilata fu sottoposta a idrolisi, si trasformò in un composto meno altamente acetilato (cellulosa diacetato) che era solubile in solventi organici a basso costo come come acetone.
Il pieno sfruttamento su scala commerciale del materiale solubile in acetone fu compiuto da due fratelli svizzeri, Henri e Camille Dreyfus, che durante la prima guerra mondiale costruirono una fabbrica in Inghilterra per la produzione di diacetato di cellulosa da utilizzare come droga non infiammabile rivestimento di ali di aeroplano in tessuto. Dopo la guerra, di fronte a nessuna ulteriore richiesta di droga acetato, i fratelli Dreyfus si dedicarono alla produzione di fibre di diacetato e nel 1921 la loro società, la British Celanese Ltd., iniziò la produzione commerciale del prodotto, marchio Celanese. Nel 1929 EI du Pont de Nemours & Company (ora DuPont Company) iniziò la produzione di fibra di acetato negli Stati Uniti. I tessuti in acetato hanno trovato ampio favore per la loro morbidezza e il loro grazioso drappeggio. Il materiale non si increspa facilmente quando viene indossato e, a causa del suo basso assorbimento di umidità se trattato correttamente, non trattiene facilmente alcuni tipi di macchie. Gli indumenti in acetato lavano bene, mantenendo le dimensioni e la forma originali e asciugandosi in breve tempo, anche se hanno la tendenza a trattenere le pieghe impartite quando sono bagnate. La fibra è stata utilizzata, da sola o in miscele, in abbigliamento come abiti, abbigliamento sportivo, biancheria intima, camicie e cravatte e anche in tappeti e altri arredi per la casa.
Nel 1950 la ditta britannica Courtaulds Ltd. iniziò a sviluppare fibre di triacetato, che furono successivamente prodotte su scala commerciale dopo la disponibilità del solvente cloruro di metilene. Courtaulds e British Celanese commercializzarono una fibra di triacetato con il marchio Tricel. Negli Stati Uniti il triacetato è stato introdotto con il nome commerciale Arnel. I tessuti in triacetato sono diventati noti per la loro eccellente ritenzione della forma, la resistenza al restringimento e la facilità di lavaggio e asciugatura.
La produzione di fibre di acetato è diminuita dalla metà del XX secolo in parte a causa della concorrenza delle fibre di poliestere, che hanno le stesse o migliori proprietà di lavaggio e usura, possono essere stirate a temperature più elevate e sono meno costose. Tuttavia, le fibre di acetato sono ancora utilizzate nei capi di facile manutenzione e per i rivestimenti interni degli indumenti a causa della loro elevata lucentezza. Il traino di diacetato di cellulosa (fasci di fibre) è diventato il materiale principale per i filtri per sigarette.
Il primo uso commerciale del diacetato di cellulosa come plastica fu nel cosiddetto film di sicurezza, proposto per la prima volta in sostituzione della celluloide nella fotografia subito dopo l'inizio del 20 ° secolo. Il materiale ebbe un ulteriore impulso negli anni '20 con l'introduzione dello stampaggio ad iniezione, una tecnica di formatura rapida ed efficiente alla quale l'acetato era particolarmente suscettibile ma al quale la celluloide non poteva essere soggetta, a causa delle alte temperature coinvolte. L'acetato di cellulosa è diventato ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica a causa della sua resistenza meccanica, tenacità, resistenza all'usura, trasparenza e facilità di stampabilità. La sua elevata resistenza agli urti lo ha reso un materiale desiderabile per occhiali protettivi, maniglie per utensili, indicatori di livello dell'olio e simili. Negli anni '30 il triacetato di cellulosa sostituì il diacetato nel film fotografico, diventando la base principale per i film, le fotografie e i raggi X.
Con l'introduzione di nuovi polimeri a partire dagli anni '30 e '40, tuttavia, le materie plastiche in acetato di cellulosa andarono in declino. Il triacetato, ad esempio, è stato infine sostituito nella fotografia cinematografica dal polietilentereftalato, un poliestere economico che poteva essere trasformato in un film forte, dimensionalmente stabile. Il triacetato viene ancora estruso o fuso in una pellicola o in un foglio utilizzato in imballaggi, filtri a membrana e pellicola fotografica e il diacetato viene stampato ad iniezione in piccole parti come spazzolini da denti e montature per occhiali.
