Acetato de celulosa, compuesto sintético derivado de la acetilación de la sustancia vegetal celulosa. El acetato de celulosa se hila en fibras textiles conocidas como acetato de rayón, acetato o triacetato. También se puede moldear en piezas plásticas sólidas, como mangos de herramientas o moldear en película para fotografía o envoltura de alimentos, aunque su uso en estas aplicaciones ha disminuido.
principales polímeros industriales: acetato de celulosa
Las deficiencias inherentes al nitrato de celulosa aumentaron la posibilidad de producir otros ésteres de celulosa, particularmente los ésteres de
La celulosa es un polímero natural que se obtiene de las fibras de madera o de las fibras cortas (linters) que se adhieren a las semillas de algodón. Se compone de unidades de glucosa repetidas que tienen la fórmula química C 6 H 7 O 2 (OH) 3 y la siguiente estructura molecular:
En la celulosa inalterada, la X en la estructura molecular representa hidrógeno (H), lo que indica la presencia en la molécula de tres grupos hidroxilo (OH). Los grupos OH forman fuertes enlaces de hidrógeno entre las moléculas de celulosa, con el resultado de que el calor o los solventes no pueden aflojar las estructuras de celulosa sin causar descomposición química. Sin embargo, tras la acetilación, el hidrógeno en los grupos hidroxilo se reemplaza por grupos acetilo (CH3 - CO). El compuesto de acetato de celulosa resultante se puede disolver en ciertos disolventes o ablandar o fundir bajo calor, permitiendo que el material se hunda en fibras, se moldee en objetos sólidos o se forme como una película.
El acetato de celulosa se prepara más comúnmente tratando la celulosa con ácido acético y luego con anhídrido acético en presencia de un catalizador como el ácido sulfúrico. Cuando se permite que las reacciones resultantes se completen, el producto es un compuesto completamente acetilado conocido como acetato de celulosa primaria o, más adecuadamente, triacetato de celulosa. El triacetato es una sustancia altamente cristalina de alta fusión (300 ° C [570 ° F]) que es soluble solo en un rango limitado de solventes (generalmente cloruro de metileno). De la solución, el triacetato puede hilarse en seco en fibras o, con la ayuda de plastificantes, fundirse como una película. Si el acetato primario se trata con agua, puede producirse una reacción de hidrolización en la que la reacción de acetilación se invierte parcialmente, produciendo un acetato de celulosa secundario o diacetato de celulosa. El diacetato se puede disolver con solventes más baratos como la acetona para hilar en seco en fibras. Con una temperatura de fusión más baja (230 ° C [445 ° F]) que el triacetato, el diacetato en forma de escamas se puede mezclar con plastificantes apropiados en polvos para moldear objetos sólidos, y también se puede moldear como una película.
El acetato de celulosa se desarrolló a fines del siglo XIX como parte de un esfuerzo por diseñar fibras producidas industrialmente a base de celulosa. El tratamiento de la celulosa con ácido nítrico había producido nitrato de celulosa (también conocido como nitrocelulosa), pero las dificultades de trabajar con este compuesto altamente inflamable alentaron la investigación en otras áreas. En 1865 Paul Schützenberger y Laurent Naudin del Collège de France en París descubrieron la acetilación de la celulosa por anhídrido acético, y en 1894 Charles F. Cross y Edward J. Bevan, trabajando en Inglaterra, patentaron un proceso para preparar el triacetato de celulosa soluble en cloroformo.. El químico británico George Miles hizo una importante contribución comercial en 1903–05 con el descubrimiento de que, cuando la celulosa completamente acetilada se sometió a hidrólisis, se transformó en un compuesto menos altamente acetilado (diacetato de celulosa) que era soluble en solventes orgánicos baratos. como acetona
La plena explotación a escala comercial del material soluble en acetona fue realizada por dos hermanos suizos, Henri y Camille Dreyfus, quienes durante la Primera Guerra Mundial construyeron una fábrica en Inglaterra para la producción de diacetato de celulosa para ser utilizada como una droga no inflamable para el recubrimiento de tela de alas de avión. Después de la guerra, sin mayor demanda de droga de acetato, los hermanos Dreyfus se dedicaron a la producción de fibras de diacetato, y en 1921 su compañía, British Celanese Ltd., comenzó la fabricación comercial del producto, registrada como Celanese. En 1929, EI du Pont de Nemours & Company (ahora DuPont Company) comenzó a producir fibra de acetato en los Estados Unidos. Las telas de acetato encontraron un gran favor por su suavidad y su elegante drapeado. El material no se arruga fácilmente cuando se usa y, debido a su baja absorción de humedad cuando se trata adecuadamente, no retiene fácilmente ciertos tipos de manchas. Las prendas de acetato se lavan bien, conservan su tamaño y forma originales y se secan en poco tiempo, aunque tienden a retener las arrugas que se imparten cuando están húmedas. La fibra se ha utilizado, sola o en mezclas, en prendas como vestidos, ropa deportiva, ropa interior, camisas y corbatas, y también en alfombras y otros muebles para el hogar.
En 1950, la empresa británica Courtaulds Ltd. comenzó a desarrollar fibras de triacetato, que posteriormente se produjeron a escala comercial después de que el solvente de cloruro de metileno estuviera disponible. Courtaulds y British Celanese comercializaron una fibra de triacetato bajo la marca Tricel. En los Estados Unidos, el triacetato se introdujo con el nombre comercial Arnel. Las telas de triacetato se hicieron conocidas por su retención de forma superior, resistencia al encogimiento y facilidad de lavado y secado.
La producción de fibras de acetato ha disminuido desde mediados del siglo XX, en parte debido a la competencia de las fibras de poliéster, que tienen las mismas o mejores propiedades de lavado y desgaste, se pueden planchar a temperaturas más altas y son menos costosas. Sin embargo, las fibras de acetato todavía se usan en prendas de fácil cuidado y para los forros interiores de la ropa debido a su alto brillo. El cable de diacetato de celulosa (haces de fibra) se ha convertido en el material principal para los filtros de cigarrillos.
El primer uso comercial del diacetato de celulosa como plástico fue en la llamada película de seguridad, propuesta por primera vez como reemplazo del celuloide en la fotografía poco después del comienzo del siglo XX. El material recibió un nuevo impulso en la década de 1920 mediante la introducción del moldeo por inyección, una técnica de formación rápida y eficiente a la que el acetato era particularmente susceptible pero al que no podía someterse el celuloide, debido a las altas temperaturas involucradas. El acetato de celulosa se utilizó ampliamente en la industria automotriz debido a su resistencia mecánica, tenacidad, resistencia al desgaste, transparencia y facilidad de moldeo. Su alta resistencia al impacto lo convirtió en un material deseable para gafas protectoras, mangos de herramientas, medidores de aceite y similares. En la década de 1930, el triacetato de celulosa reemplazó al diacetato en una película fotográfica, convirtiéndose en la base preeminente para películas, fotografías y rayos X.
Sin embargo, con la introducción de los polímeros más nuevos en las décadas de 1930 y 1940, los plásticos de acetato de celulosa entraron en declive. El triacetato, por ejemplo, fue eventualmente reemplazado en la fotografía cinematográfica por tereftalato de polietileno, un poliéster económico que podría convertirse en una película fuerte y dimensionalmente estable. El triacetato todavía se extruye o se moldea en una película o lámina utilizada en envases, filtros de membrana y películas fotográficas, y el diacetato se moldea por inyección en piezas pequeñas como cepillos de dientes y marcos de anteojos.
