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 rayón acetato, acetato o triacetato. También puede moldearse en piezas sólidas de plástico, como mangos de herramientas, o fundirse en películas para fotografía o envoltura de alimentos, aunque su uso en estas aplicaciones ha disminuido.
La celulosa es un polímero de origen natural que se obtiene a partir de las fibras de madera o de las fibras cortas (linters) adheridas a las semillas de algodón. Se compone de unidades de glucosa repetidas que tienen la fórmula química C6H7O2 (OH)3 y la siguiente estructura molecular:
En la celulosa inalterada, la X de la estructura molecular representa el hidrógeno (H), lo que indica la presencia en la molécula de tres grupos hidroxilos (OH). Los grupos OH forman fuertes enlaces de hidrógeno entre las moléculas de celulosa, con el resultado de que las estructuras de la celulosa no pueden ser aflojadas por el calor o los disolventes sin causar una descomposición química. Sin embargo, durante la acetilación, el hidrógeno de los grupos hidroxilo se sustituye por grupos acetilo (CH3-CO). El compuesto de acetato de celulosa resultante puede disolverse en ciertos disolventes o ablandarse o fundirse bajo el calor, lo que permite que el material se hile en fibras, se moldee en objetos sólidos o se vierta 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 totalmente acetilado conocido como acetato de celulosa primario o, más propiamente, triacetato de celulosa. El triacetato es una sustancia altamente cristalina y de alta fusión (300 °C) que sólo es soluble en una gama limitada de disolventes (normalmente cloruro de metileno). A partir de la solución, el triacetato puede hilarse en seco en forma de fibras o, con la ayuda de plastificantes, fundirse en forma de 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 puede disolverse con disolventes más baratos, como la acetona, para la hilatura en seco de las fibras. Con una temperatura de fusión más baja (230 °C ) que la del triacetato, el diacetato en forma de escamas puede mezclarse con plastificantes apropiados en polvos para moldear objetos sólidos, y también puede fundirse como película.
El acetato de celulosa se desarrolló a finales del siglo XIX como parte de un esfuerzo para 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 de París, descubrieron la acetilación de la celulosa mediante anhídrido acético, y en 1894 Charles F. Cross y Edward J. Bevan, que trabajaban en Inglaterra, patentaron un proceso para preparar triacetato de celulosa soluble en cloroformo. El químico británico George Miles realizó una importante contribución comercial en 1903-05 con el descubrimiento de que, cuando la celulosa totalmente acetilada se sometía a hidrólisis, se transformaba en un compuesto menos acetilado (diacetato de celulosa) que era soluble en disolventes orgánicos baratos como la acetona.
La plena explotación a escala comercial del material soluble en acetona fue llevada a cabo por dos hermanos suizos, Henri y Camille Dreyfus, que durante la Primera Guerra Mundial construyeron una fábrica en Inglaterra para la producción de diacetato de celulosa, que se utilizaría como un compuesto no inflamable para el revestimiento de las alas de los aviones de tela. Después de la guerra, ante la falta de demanda de acetato, los hermanos Dreyfus se dedicaron a la producción de fibras de diacetato y, en 1921, su empresa, British Celanese Ltd., inició la fabricación comercial del producto, cuya marca es Celanese. En 1929, la empresa E.I. du Pont de Nemours & (ahora DuPont Company) inició la producción de fibra de acetato en Estados Unidos. Los tejidos de acetato gozan de gran popularidad por su suavidad y su elegante caída. 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 tienen tendencia a retener las arrugas que se forman cuando están mojadas. La fibra se ha utilizado, sola o en mezclas, en prendas de vestir 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 disolvente cloruro de metileno estuviera disponible. Courtaulds y British Celanese comercializaron una fibra de triacetato bajo la marca Tricel. En Estados Unidos, el triacetato se introdujo con el nombre de marca Arnel. Los tejidos de triacetato se hicieron famosos por su mayor retención de la forma, su resistencia al encogimiento y su 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, pueden plancharse a temperaturas más altas y son más baratas. No obstante, las fibras de acetato se siguen utilizando en prendas de fácil cuidado y para los forros interiores de la ropa por su gran brillo. La estopa de diacetato de celulosa (haces de fibras) se ha convertido en el principal material para los filtros de los cigarrillos.
El primer uso comercial del diacetato de celulosa como plástico fue en la llamada película de seguridad, que se propuso por primera vez como sustituto del celuloide en la fotografía poco después de comenzar el siglo XX. El material recibió un nuevo impulso en la década de 1920 con la introducción del moldeo por inyección, una técnica de conformación rápida y eficaz a la que el acetato era especialmente apto, pero a la que el celuloide no podía someterse, debido a las altas temperaturas que implicaba. El acetato de celulosa se utilizó ampliamente en la industria del automóvil por su resistencia mecánica, su dureza, su resistencia al desgaste, su transparencia y su facilidad de moldeado. Su gran resistencia a los impactos lo convirtió en un material deseable para las gafas de protección, los mangos de las herramientas, los medidores de aceite, etc. En la década de 1930, el triacetato de celulosa sustituyó al diacetato en las películas fotográficas, convirtiéndose en la base preeminente para las películas, la fotografía fija y los rayos X.
Sin embargo, con la introducción de nuevos polímeros a partir de las décadas de 1930 y 1940, los plásticos de acetato de celulosa entraron en declive. El triacetato, por ejemplo, fue sustituido finalmente en la fotografía cinematográfica por el tereftalato de polietileno, un poliéster barato que podía convertirse en una película fuerte y dimensionalmente estable. El triacetato se sigue extruyendo o moldeando en forma de película o lámina que se utiliza en envases, filtros de membrana y películas fotográficas, y el diacetato se moldea por inyección en piezas pequeñas, como cepillos de dientes y monturas de gafas.