Acetat de celuloză, compus sintetic derivat din acetilarea substanței vegetale celuloză. Acetatul de celuloză este filat în fibre textile cunoscute sub diferite denumiri: raion acetat, acetat sau triacetat. De asemenea, poate fi turnat în piese solide din plastic, cum ar fi mânerele de unelte, sau turnat în pelicule pentru fotografie sau pentru ambalarea alimentelor, deși utilizarea sa în aceste aplicații a scăzut.
Celuloza este un polimer natural obținut din fibrele de lemn sau din fibrele scurte (linters) care aderă la semințele de bumbac. Este alcătuită din unități repetate de glucoză care au formula chimică C6H7O2 (OH)3 și următoarea structură moleculară:
În celuloza nealterată, X-ul din structura moleculară reprezintă hidrogenul (H), indicând prezența în moleculă a trei grupe hidroxil (OH). Grupele OH formează legături puternice de hidrogen între moleculele de celuloză, rezultatul fiind că structurile celulozei nu pot fi desprinse prin căldură sau solvenți fără a provoca o descompunere chimică. Cu toate acestea, în cazul acetilării, hidrogenul din grupele hidroxil este înlocuit cu grupe acetil (CH3-CO). Compusul de acetat de celuloză rezultat poate fi dizolvat în anumiți solvenți sau poate fi înmuiat sau topit sub acțiunea căldurii, permițând materialului să fie filat în fibre, turnat în obiecte solide sau turnat sub formă de film.
Acetatul de celuloză se prepară cel mai frecvent prin tratarea celulozei cu acid acetic și apoi cu anhidridă acetică în prezența unui catalizator, cum ar fi acidul sulfuric. Atunci când reacțiile rezultate sunt lăsate să se desfășoare până la finalizare, produsul este un compus complet acetilat cunoscut sub numele de acetat primar de celuloză sau, mai corect, triacetat de celuloză. Triacetatul este o substanță cu punct de topire ridicat (300 °C ), foarte cristalină, care este solubilă doar într-o gamă limitată de solvenți (de obicei clorură de metilenă). Din soluție, triacetatul poate fi transformat în fibre prin filare uscată sau, cu ajutorul unor plastifianți, poate fi turnat sub formă de film. Dacă acetatul primar este tratat cu apă, poate avea loc o reacție de hidrolizare în care reacția de acetilare este parțial inversată, producând un acetat de celuloză secundar, sau diacetat de celuloză. Diacetatul poate fi dizolvat cu solvenți mai ieftini, cum ar fi acetona, pentru filarea uscată în fibre. Cu o temperatură de topire mai scăzută (230 °C ) decât triacetatul, diacetatul sub formă de fulgi poate fi amestecat cu plastifianți adecvați în pulberi pentru turnarea obiectelor solide și poate fi, de asemenea, turnat sub formă de film.
Acetatul de celuloză a fost dezvoltat la sfârșitul secolului al XIX-lea ca parte a unui efort de a proiecta fibre produse industrial pe bază de celuloză. Tratarea celulozei cu acid azotic produsese nitrat de celuloză (cunoscut și sub numele de nitroceluloză), dar dificultățile de lucru cu acest compus extrem de inflamabil au încurajat cercetarea în alte domenii. În 1865, Paul Schützenberger și Laurent Naudin de la Collège de France din Paris au descoperit acetilarea celulozei de către anhidrida acetică, iar în 1894 Charles F. Cross și Edward J. Bevan, care lucrau în Anglia, au brevetat un procedeu de preparare a triacetatului de celuloză solubil în cloroform. O contribuție comercială importantă a fost adusă de chimistul britanic George Miles în 1903-05 prin descoperirea faptului că, atunci când celuloza complet acetilată era supusă hidrolizei, se transforma într-un compus mai puțin acetilat (diacetat de celuloză) care era solubil în solvenți organici ieftini, cum ar fi acetona.
Exploatarea deplină la scară comercială a materialului solubil în acetonă a fost realizată de doi frați elvețieni, Henri și Camille Dreyfus, care, în timpul Primului Război Mondial, au construit o fabrică în Anglia pentru producția de diacetat de celuloză care urma să fie folosit ca dopaj neinflamabil pentru acoperirea aripilor de avion din țesătură. După război, în condițiile în care nu mai exista cerere pentru dopul de acetat, frații Dreyfus s-au orientat către producția de fibre de diacetat, iar în 1921 compania lor, British Celanese Ltd., a început producția comercială a produsului, înregistrat sub numele de Celanese. În 1929, E.I. du Pont de Nemours & Company (în prezent DuPont Company) a început producția de fibre de acetat în Statele Unite. Țesăturile din acetat au găsit o largă favorabilitate pentru moliciunea și drapajul lor grațios. Materialul nu se încrețește ușor atunci când este purtat și, datorită absorbției scăzute de umiditate, atunci când este tratat corespunzător, nu reține cu ușurință anumite tipuri de pete. Articolele de îmbrăcăminte din acetat se spală bine, păstrându-și dimensiunea și forma inițială și uscându-se în scurt timp, deși au tendința de a păstra încrețiturile date de umezeală. Această fibră a fost folosită, singură sau în amestecuri, la articole de îmbrăcăminte precum rochii, îmbrăcăminte sport, lenjerie de corp, cămăși și cravate, precum și la covoare și alte obiecte de mobilier pentru casă.
În 1950, firma britanică Courtaulds Ltd. a început să dezvolte fibre de triacetat, care au fost ulterior produse la scară comercială după ce a devenit disponibil solventul clorură de metilenă. Courtaulds și British Celanese au comercializat o fibră de triacetat sub marca comercială Tricel. În Statele Unite, triacetatul a fost introdus sub denumirea comercială Arnel. Țesăturile din triacetat au devenit cunoscute pentru păstrarea superioară a formei, rezistența la contracție și ușurința de spălare și uscare.
Producția de fibre de acetat a scăzut de la mijlocul secolului al XX-lea, parțial din cauza concurenței fibrelor de poliester, care au proprietăți de spălare și uzură identice sau mai bune, pot fi călcate la temperaturi mai ridicate și sunt mai puțin costisitoare. Cu toate acestea, fibrele de acetat sunt încă utilizate în articole de îmbrăcăminte ușor de întreținut și pentru căptușelile interioare ale hainelor, datorită strălucirii lor ridicate. Cablul de diacetat de celuloză (mănunchiuri de fibre) a devenit principalul material pentru filtrele de țigări.
Prima utilizare comercială a diacetatului de celuloză ca material plastic a fost în așa-numita peliculă de siguranță, propusă pentru prima dată ca înlocuitor al celuloidului în fotografie imediat după începutul secolului XX. Materialul a primit un nou impuls în anii 1920 prin introducerea turnării prin injecție, o tehnică de formare rapidă și eficientă la care acetatul se preta în mod deosebit, dar la care celuloidul nu putea fi supus, din cauza temperaturilor ridicate implicate. Acetatul de celuloză a ajuns să fie utilizat pe scară largă în industria auto datorită rezistenței mecanice, tenacității, rezistenței la uzură, transparenței și ușurinței de turnare. Rezistența sa ridicată la impact a făcut din el un material dorit pentru ochelari de protecție, mânere de scule, indicatoare de ulei și altele asemenea. În anii 1930, triacetatul de celuloză a înlocuit diacetatul în filmele fotografice, devenind baza preeminentă pentru filme, fotografii statice și raze X.
Cu toate acestea, odată cu introducerea unor polimeri mai noi începând cu anii 1930 și 1940, materialele plastice din acetat de celuloză au intrat în declin. Triacetatul, de exemplu, a fost în cele din urmă înlocuit în fotografia cinematografică de polietilen tereftalat, un poliester ieftin care putea fi transformat într-o peliculă rezistentă și stabilă din punct de vedere dimensional. Triacetatul este încă extrudat sau turnat în pelicule sau foi folosite în ambalaje, filtre cu membrană și filme fotografice, iar diacetatul este turnat prin injecție în piese mici, cum ar fi periuțele de dinți și ramele de ochelari.
.