Tselluloosatsetaattekstiil

Tselluloosatsetaat, sünteetiline ühend, mis saadakse taimse aine tselluloosi atsetüülimisel. Tselluloosatsetaat kedratakse tekstiilkiududeks, mida tuntakse erinevalt kui atsetaat-rayon, atsetaat või triatsetaat. Seda saab ka vormida tahketeks plastdetailideks, näiteks tööriistade käepidemeteks, või valada kiledesse fotograafia või toidu pakkimiseks, ehkki selle kasutamine nendes rakendustes on vähenenud.

peamised tööstuslikud polümeerid: tselluloosatsetaat

Tselluloosnitraadile omased puudused suurendasid võimalust toota muid tselluloosi estreid, eriti

Tselluloos on looduslikult esinev polümeer, mis saadakse puitkiududest või puuvillaseemnetega kleepuvatest lühikestest kiududest (linters). See koosneb korduvatest glükoosiüksustest, mille keemiline valem on C ₆ H ₇ O ₂ (OH) ₃ ja millel on järgmine molekulaarstruktuur:

Muutmata tselluloosi korral tähistab X molekulaarstruktuuris vesinikku (H), mis näitab kolme hüdroksüülrühma (OH) olemasolu molekulis. OH rühmad moodustavad tselluloosimolekulide vahel tugevaid vesiniksidemeid, mille tulemuseks on, et tselluloosi struktuure ei saa kuumuse ega lahustite abil keemiliselt lagundada. Siiski sõltub atsetüleerumine sisalduvast vesinikust hüdroksüülrühmad asendatakse atsetüülrühmadega (CH ₃ -CO). Saadud tselluloosatsetaatühendi võib lahustada teatud lahustites või pehmendada või sulatada kuumuse all, lastes materjalil ketrada kiududeks, vormida tahketeks esemeteks või valada kilena.

Tselluloosatsetaati valmistatakse tavaliselt tselluloosi töötlemisel äädikhappega ja seejärel äädikhappe anhüdriidiga katalüsaatori nagu väävelhape juuresolekul. Kui saadud reaktsioonidel lastakse toimuda lõpuni, on produkt täielikult atsetüülitud ühend, mida tuntakse primaarse tselluloosatsetaadina või, õigemini, tselluloostriatsetaadina. Triatsetaat on kõrge sulamistemperatuuriga (300 ° C [570 ° F]), väga kristalliline aine, mis lahustub ainult piiratud koguses lahusteid (tavaliselt metüleenkloriid). Lahuse korral võib triatsetaadi kuivadeks keerutada kiududeks või plastifikaatorite abil kileks valada. Kui primaarset atsetaati töödeldakse veega, võib tekkida hüdrolüüsireaktsioon, milles atsetüülimisreaktsioon on osaliselt vastupidine, andes sekundaarse tselluloosatsetaadi või tselluloosdiatsetaadi. Diatsetaati saab lahustada kiududeks ketramiseks kuivatamiseks odavamate lahustite, näiteks atsetooni abil. Triatsetaadist madalama sulamistemperatuuri (230 ° C [445 ° F]) korral võib helveste kujul olevat diatsetaati segada sobivate plastifikaatoritega pulbriteks tahkete esemete vormimiseks ja seda võib valada ka kilena.

Tselluloosatsetaat töötati välja 19. sajandi lõpus tselluloosil põhinevate tööstuslikult toodetud kiudude kavandamise käigus. Tselluloosi töötlemine lämmastikhappega oli andnud tselluloosnitraadi (tuntud ka kui nitrotselluloos), kuid raskused selle väga tuleohtliku ühendiga töötamisel julgustasid uuringuid ka muudes valdkondades. 1865. aastal avastasid Paul Schützenberger ja Laurent Naudin Pariisi Collège de France'ist tselluloosi atsetüülimise äädikhappe anhüdriidiga ning 1894 patenteerisid Inglismaal töötavad Charles F. Cross ja Edward J. Bevan kloroformis lahustuva tselluloostriatsetaadi valmistamise protsessi.. Suurbritannia keemik George Miles tegi aastatel 1903–05 olulise kaubandusliku panuse avastusega, et täielikult atsetüülitud tselluloosi hüdrolüüsimisel muundati see vähem tugevalt atsetüülitud ühendiks (tselluloosdiatsetaadiks), mis lahustus sellistes odavates orgaanilistes lahustites nagu atsetoonina.

Atsetoonis lahustuva materjali täielikult ärilises mahus ärakasutamise viisid läbi kaks Šveitsi venda Henri ja Camille Dreyfus, kes rajasid I maailmasõja ajal Inglismaal tehase tselluloosdiatsetaadi tootmiseks, mida kasutati tuleohtliku jooturina. lennuki kanga tiibade katmine. Pärast sõda, kus enam ei olnud nõudlust atsetaatpelleti järele, otsustasid vennad Dreyfused diatsetaatkiudude tootmisele ja 1921. aastal alustas nende ettevõte British Celanese Ltd. toote Celanese kaubamärgi all toote kaubanduslikku tootmist. 1929. aastal alustas EI du Pont de Nemours & Company (nüüd DuPont Company) atsetaatkiu tootmist USA-s. Atsetaatkangad leidsid laialdast poolehoidu nende pehmuse ja graatsilise eesriide jaoks. Materjal ei kortsu kulumise ajal kergesti kortsu ja korralikult töödeldud madala niiskuseimenduse tõttu ei säilita see teatud tüüpi plekke kergesti. Atsetaatrõivad peseb hästi, säilitades oma algsed suurused ja kuju ning kuivavad lühikese aja jooksul, ehkki neil on kalduvus märgadena tekkivate kortsude säilitamiseks. Kiude on kasutatud üksi või segudena rõivastes nagu kleidid, spordirõivad, aluspesu, särgid ja lipsud, samuti vaipades ja muudes kodusisustustes.

1950. aastal hakkas Briti ettevõte Courtaulds Ltd. arendama triatsetaatkiudu, mida hakati pärast metüleenkloriidlahusti kättesaadavaks muutmist tootma kaubanduslikus mahus. Courtaulds ja British Celanese turustasid triatsetaatkiudu kaubamärgi Tricel all. USA-s võeti triatsetaat kasutusele kaubamärgi all Arnel. Triatsetaatkangad said tuntuks oma suurepärase kuju säilitamise, kokkutõmbumiskindluse ning pesemise ja kuivatamise lihtsuse poolest.

Atsetaatkiudude tootmine on alates 20. sajandi keskpaigast vähenenud osaliselt konkurentsi tõttu polüesterkiududega, millel on samad või paremad pesemis- ja kulumisomadused, mida saab triikida kõrgematel temperatuuridel ja odavamad. Sellegipoolest kasutatakse atsetaatkiudu endiselt kõrgekvaliteedilise hõlpsusega hooldatavates rõivastes ja rõivaste sisevoodrites. Tselluloosdiatsetaaditraat (kimpude kimbud) on muutunud sigaretifiltrite peamiseks materjaliks.

Tselluloosdiatsetaadi esmakordne kaubanduslik kasutamine plastikuna oli niinimetatud turvakiles, mida pakuti fotograafias tselluloidi asendajaks varsti pärast 20. sajandi algust. Sellele materjalile andis täiendava tõuke 1920. aastatel sissepritsevormimine - kiire ja efektiivne vormimistehnika, mille jaoks atsetaat oli eriti kasutatav, kuid millele ei saanud tselluloidi allutada kõrgete temperatuuride tõttu. Tselluloosatsetaati hakati autotööstuses laialdaselt kasutama selle mehaanilise tugevuse, vastupidavuse, kulumiskindluse, läbipaistvuse ja kergesti vormitavuse tõttu. Selle kõrge löögikindlus tegi sellest soovitava materjali kaitseprillide, tööriistade käepidemete, õlimõõdikute jms jaoks. 1930-ndatel aastatel asendas tselluloostriatsetaat diatsetaadi fotofilmides, muutudes filmide, fotode ja röntgenpiltide peamiseks aluseks.

Uute polümeeride kasutuselevõtuga 1930. ja 1940. aastatel langes tselluloosatsetaatplastik siiski langusesse. Näiteks triatsetaat asendati filmide pildistamisel lõpuks polüetüleentereftalaadiga, mis on odav polüester, mille saab muuta tugevaks, mõõtmetelt stabiilseks kileks. Triatsetaat ekstrudeeritakse või valatakse kilesse või lehtedesse, mida kasutatakse pakendites, membraanfiltrites ja fotofilmides, ning diatsetaat vormitakse väikesteks osadeks, näiteks hambaharjadeks ja prilliraamideks.