กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

เซลลูโลสอะซิเตท

ในทางชีวเคมีเซลลูโลสอะซิเตตหมายถึงเอสเทอร์อะซิเตต ของเซลลูโลส ใดๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือเซลลูโลสไดอะซิเต ต มีการเตรียมขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ.

เซลลูโลสอะซิเตท

สูตรโครงสร้างของเซลลูโลสไดอะซิเตต สูตรเคมีแสดงส่วนหนึ่งของเซลลูโลสที่มีหมู่แอซิทิล สองหมู่ ต่อหน่วยกลูโคสหนึ่ง หน่วย

ในทางชีวเคมีเซลลูโลสอะซิเตตหมายถึงเอสเทอร์อะซิเตต ของเซลลูโลส ใดๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือเซลลูโลสไดอะซิเต ต มีการเตรียมขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2408 [ 1 ]เซลลูโลส อะซิเตตเป็น พลาสติกชีวภาพที่ใช้เป็นฐานฟิล์มในการถ่ายภาพเป็นส่วนประกอบในสารเคลือบ บางชนิด และเป็นวัสดุสำหรับกรอบแว่นตา[ 2 ] นอกจากนี้ยังใช้เป็นเส้นใยสังเคราะห์ในการผลิตไส้กรองบุหรี่และไพ่ในฟิล์มถ่ายภาพฟิล์มเซลลูโลสอะซิเตตได้เข้ามาแทนที่ฟิล์มไนเตรตในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2493 เนื่องจากติดไฟยากกว่ามากและผลิตได้ถูกกว่า

เซลลูโลสอะซิเตตที่ละลายน้ำได้ (WSCA) ถูกนำมาใช้เป็นใยอาหาร (พรีไบโอติก)ที่เกี่ยวข้องกับการลดน้ำหนักและAkkermansia muciniphila [ 3 ]

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2408 นักเคมีชาวฝรั่งเศสPaul Schützenbergerค้นพบว่าเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับอะซิติกแอนไฮไดรด์เพื่อสร้างเซลลูโลสอะซิเตต นักเคมีชาวเยอรมันArthur EichengrünและTheodore Beckerได้คิดค้นเซลลูโลสอะซิเตตในรูปแบบที่ละลายน้ำได้เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2446 [ 4 ]

ในปี ค.ศ. 1904 Camille Dreyfusและน้องชายของเขาHenriได้ทำการวิจัยและพัฒนาทางเคมีเกี่ยวกับเซลลูโลสอะซิเตตในโรงเก็บของในสวนของบิดาของพวกเขาในเมืองบาเซิลประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งในขณะนั้นเป็นศูนย์กลางของ อุตสาหกรรม สีย้อมเป็นเวลาห้าปีที่พี่น้อง Dreyfus ได้ศึกษาและทดลองอย่างเป็นระบบในสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส ในปี ค.ศ. 1910 พวกเขาได้ผลิตฟิล์มสำหรับอุตสาหกรรมภาพยนตร์และได้ขายแล็กเกอร์อะซิเตตจำนวนเล็กน้อยแต่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเรียกว่า " dope " ให้กับอุตสาหกรรมการบินที่กำลังขยายตัว เพื่อเคลือบผ้าที่หุ้มปีกและลำตัวเครื่องบิน[ 5 ]

ในปี พ.ศ. 2456 หลังจากการทดลองแยกกันประมาณสองหมื่นครั้ง พวกเขาได้ผลิตตัวอย่างเส้นใยต่อเนื่องคุณภาพเยี่ยมในห้องปฏิบัติการซึ่งเป็นสิ่งที่อุตสาหกรรมเซลลูโลสอะซิเตตยังไม่สามารถทำได้จนถึงเวลานั้น[ 5 ]น่าเสียดายที่การระบาดของสงครามโลกครั้ง ที่ 1ทำให้การพัฒนาเชิงพาณิชย์ของกระบวนการนี้ต้องล่าช้าออกไป

ในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 1914 รัฐบาลอังกฤษได้เชิญคามิลล์ เดรย์ฟัส ให้มายังประเทศอังกฤษเพื่อผลิตสารเคลือบอะซิเตต และบริษัท "บริติช เซลลูโลส แอนด์ เคมีคอล แมนูแฟคเจอริ่ง จำกัด" ก็ได้ก่อตั้งขึ้น ในปี ค.ศ. 1917 หลังจากที่สหรัฐอเมริกาเข้าร่วมสงครามกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯได้เชิญเดรย์ฟัสให้จัดตั้งโรงงานที่คล้ายกันในสหรัฐฯ การดำเนินงานทั้งสองแห่งประสบความสำเร็จตลอดช่วงสงคราม

หลังสงคราม ความสนใจได้หันกลับมาที่การผลิตเส้นใยอะซิเตต เส้นด้ายชุดแรกมีคุณภาพค่อนข้างดี แต่การขายเป็นไปอย่างยากลำบาก และ กลุ่มผู้ ผลิตไหมได้พยายามอย่างหนักเพื่อทำลายชื่อเสียงของอะซิเตตและขัดขวางการใช้งาน อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติ เทอร์โมพลาสติกของอะซิเตตทำให้มันเป็นเส้นใยที่ยอดเยี่ยมสำหรับลายมัวเร่เพราะลวดลายจะคงอยู่ถาวรและไม่จางหายไปเมื่อซัก คุณสมบัติเดียวกันนี้ยังทำให้การจับจีบ แบบถาวรกลาย เป็นความจริงทางการค้าเป็นครั้งแรก และกระตุ้นให้เกิดกระแสความนิยมในอุตสาหกรรมเครื่องแต่งกายโดยรวม[ 5 ]

การผสมไหมและอะซิเตทในผ้าเกิดขึ้นตั้งแต่แรกเริ่ม และเกือบจะในทันทีก็มีการผสมฝ้ายด้วย ทำให้สามารถผลิตผ้าต้นทุนต่ำได้โดยใช้เส้นใยที่ในขณะนั้นถูกกว่าไหมหรืออะซิเตท ปัจจุบัน อะซิเตทถูกผสมกับไหมฝ้าย ขนสัตว์ ไนลอนฯลฯเพื่อให้ ได้ผ้าที่มีคุณสมบัติการคืนตัวของรอยยับที่ดีเยี่ยม น้ำหนักดี สัมผัสดี คุณภาพการทิ้งตัวดี แห้งเร็ว มีความคงตัวของขนาดที่เหมาะสม มีศักยภาพในการ สร้างลวดลายแบบไขว้ ในราคาที่แข่งขันได้มาก[ 5 ]

ประเภท

มีเซลลูโลสอะซิเตตหลายประเภทที่มีอนุพันธ์เอสเทอร์ผสม[ 6 ]

คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ

ความหนาแน่นของเซลลูโลสอะซิเตตอยู่ระหว่าง 1.26 ถึง 1.31 กรัม/ซีซี[ 7 ]

ใช้เป็นเส้นใย

เส้นใยเซลลูโลสอะซิเตต ซึ่งเป็นเส้นใยสังเคราะห์รุ่นแรกๆ ชนิดหนึ่ง มีพื้นฐานมาจากเซลลูโลส จากฝ้ายหรือ เยื่อ ไม้ (" ไบโอพอลิเมอร์ ") เส้นใยเซลลูโลสเหล่านี้ถูกแทนที่ในหลายการใช้งานด้วยเส้นใยที่ทำจากปิโตรเคมีราคาถูกกว่า ( ไนลอนและโพลีเอสเตอร์ ) ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา[ 8 ]

ชื่อทางการค้าของอะซิเตต ได้แก่ Acele, Avisco, Celanese, Chromspun และ Estron [ 9 ]

อะซิเตตมีลักษณะคล้ายคลึงกับเรยอน หลายประการ และในอดีตเคยถูกพิจารณาว่าเป็นสิ่งทอชนิดเดียวกัน อะซิเตตแตกต่างจากเรยอนตรงที่ใช้กรดอะซิติกในการผลิต ปัจจุบันผ้าทั้งสองชนิดจะต้องระบุแยกกันบนฉลากเสื้อผ้า[ 10 ]

เรยอนทนความร้อน ในขณะที่อะซิเตทมีแนวโน้มที่จะละลาย อะซิเตทต้องซักอย่างระมัดระวัง ไม่ว่าจะซักด้วยมือหรือซักแห้ง[ 11 ] [ 12 ]

คุณสมบัติที่ระบายอากาศได้ดีของผ้าชนิดนี้ทำให้เหมาะสำหรับใช้เป็นซับใน ผ้าอะซิเตทมักใช้ในชุดแต่งงานและเครื่องแต่งกายเจ้าสาวอื่นๆ[ 13 ]ความเงางามและเนื้อสัมผัสที่เรียบลื่นดุจผ้าซาตินทำให้เป็นทางเลือกที่ดีแทนผ้าไหม[ 11 ]

คุณสมบัติ

อะซิเตทเป็นเส้นใยสังเคราะห์ราคาถูกที่มีคุณสมบัติในการทิ้งตัวได้ดี จึงนิยมใช้ในผ้าชนิดต่างๆ เช่นผ้าซาตินผ้าบรอกเคดผ้าถัก และผ้าตัฟเฟต้าเพื่อเพิ่มความเงางาม ความหนาแน่น การทิ้งตัว และความสวยงาม

  • สัมผัส: นุ่ม ลื่น แห้ง กรอบ ยืดหยุ่น
  • ความสบาย: ระบายอากาศได้ดี ดูดซับเหงื่อ แห้งเร็ว ไม่เกิดไฟฟ้าสถิต
  • การทิ้งตัวของผ้า: ซับในเคลื่อนไหวไปพร้อมกับร่างกาย ซับในแนบไปกับตัวเสื้อผ้า
  • สี: เฉดสีสดใสเข้มข้นด้วยเทคนิคการย้อมสีแบบพิเศษที่ตรงตามข้อกำหนดด้านความคงทนของสี
  • ความแวววาว: การสะท้อนของแสงสร้างรูปลักษณ์ที่เป็นเอกลักษณ์
  • คุณสมบัติ: สีไม่ตกเมื่อเปื้อนเหงื่อ สีไม่ตกเมื่อซักแห้ง ระบายอากาศและไอน้ำได้ดี
  • ความเหนียว: เส้นใยอ่อน มีความเหนียวเมื่อขาดอยู่ที่ 1.2 ถึง 1.4 กรัม/เดซิเมตร สูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็วเมื่อเปียกน้ำ
  • การเสียดสี: ความต้านทานต่ำ
  • การกักเก็บความร้อน: กักเก็บความร้อนได้ไม่ดี; ไม่มีศักยภาพในการก่อให้เกิดอาการแพ้ (ไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้)
  • ความสามารถในการย้อมสี: (สองวิธี) วิธีการย้อมแบบไขว้ โดยที่เส้นด้ายของเส้นใยหนึ่งและเส้นด้ายของเส้นใยอื่นจะถูกทอเป็นผ้าในรูปแบบที่ต้องการ วิธีการย้อมแบบสารละลายให้ความคงทนของสีที่ดีเยี่ยมภายใต้ผลกระทบของแสงแดด เหงื่อ มลพิษในอากาศ และการซัก[ 2 ] [ 14 ]

ลักษณะเฉพาะ

ความสับสนกับเซลลูโลสไตรอะซิเตต

เซลลูโลสไดอะซิเตตและเซลลูโลสไตรอะซิเตตมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นเส้นใยชนิดเดียวกัน แม้ว่าจะมีลักษณะคล้ายกัน แต่เอกลักษณ์ทางเคมีของพวกมันแตกต่างกัน ไตรอะซิเตตเป็นที่รู้จักกันในชื่อคำอธิบายทั่วไปหรืออะซิเตตปฐมภูมิที่ไม่มีหมู่ไฮดรอกซิล เส้นใยอะซิเตตเป็นที่รู้จักกันในชื่ออะซิเตตดัดแปลงหรืออะซิเตตทุติยภูมิที่มีหมู่ไฮดรอกซิลสองหมู่ขึ้นไป เส้นใยไตรอะซิเตต แม้ว่าจะไม่ได้ผลิตในสหรัฐอเมริกาแล้วก็ตาม มีอัตราส่วนของอะซิเตตต่อเซลลูโลสสูงกว่าเส้นใยอะซิเตต[ 2 ]

ฟิล์ม

ฟิล์มเซลลูโลสอะซิเตตซึ่งทำจากเซลลูโลสไดอะซิเตตและต่อมาคือเซลลูโลสไตรอะซิเตตถูกนำมาใช้ในปี 1934 เพื่อทดแทน ฟิล์ม เซลลูโลสไนเตรตซึ่งเคยเป็นมาตรฐานมาก่อน เมื่อสัมผัสกับความร้อนหรือความชื้น กรดในฐานฟิล์มจะเริ่มเสื่อมสภาพจนใช้การไม่ได้ ปล่อยกรดอะซิติก ออกมา พร้อมกลิ่นคล้ายน้ำส้มสายชู ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า " อาการน้ำส้มสายชู " ฟิล์มอะซิเตตยังคงใช้ในบางงาน เช่นฟิล์มเนกาทีฟสำหรับภาพยนตร์ ตั้งแต่ปี 1980 เป็นต้นมาฟิล์มโพลีเอสเตอร์ (บางครั้งเรียกว่า "ESTAR Base" ซึ่งเป็น ชื่อทางการค้าของ Kodak ) ได้รับความนิยมมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานเก็บรักษาเอกสาร ฟิล์มอะซิเตตยังเคยใช้เป็นฐานสำหรับเทปแม่เหล็กก่อนที่จะมีการใช้ฟิล์มโพลีเอสเตอร์

เทปแม่เหล็ก

เทปแม่เหล็กเซลลูโลสอะซิเตตถูกนำมาใช้โดยIBMในปี 1952 สำหรับใช้กับไดรฟ์เทปIBM 726 ในคอมพิวเตอร์ IBM 701เทปชนิดนี้มีน้ำหนักเบาและใช้งานง่ายกว่าเทปโลหะที่UNIVAC นำมา ใช้ในปี 1951 สำหรับใช้กับ ไดรฟ์เทป UNISERVOใน คอมพิวเตอร์ UNIVAC  Iต่อมาในปี 1956 เทปแม่เหล็กเซลลูโลสอะซิเตตถูกแทนที่ด้วย เทปแม่เหล็ก ฟิล์ม PET ที่มีความเสถียรกว่า สำหรับใช้กับไดรฟ์เทปIBM 727

ผลิตภัณฑ์อื่นๆ

เนื่องจากคุณสมบัติทางวัสดุที่ทำให้สามารถนำไปใช้เป็นผ้า เส้นใย หรือพลาสติกได้ เซลลูโลสอะซิเตตจึงถูกนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์หลากหลายประเภท ตัวอย่างเช่น ในโลกของสิ่งทอ อะซิเตตถูกนำไปใช้ในการทำชุดเดรส เสื้อเบลาส์ ชุดสำหรับงานปาร์ตี้ ริบบิ้นรางวัล กระดุม ของตกแต่งบ้าน เช่น ผ้าม่านและปลอกหุ้มเฟอร์นิเจอร์ และอื่นๆ อีกมากมายกรอบแว่นตา พลาสติก ก็มักผลิตจากอะซิเตต เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ดูดซับ เช่นผ้าอ้อมเด็กอ่างเก็บหมึกสำหรับปากกาไฟเบอร์และไส้กรองบุหรี่ตัวต่อเลโก้ผลิตจากอะซิเตตในช่วงปี 1949 ถึง 1963 เช่นเดียวกับไพ่เล่นคุณภาพสูงบางยี่ห้อ เช่นKemและModiano Platinum นอกจากนี้แผ่นใสสำหรับเครื่องฉายภาพเหนือศีรษะก็มักผลิตจากแผ่นอะซิเตต เช่นกัน

การผลิต

การเตรียมเซลลูโลสอะซิเตท

คณะกรรมาธิการการค้าแห่งสหรัฐอเมริกา (Federal Trade Commission)ให้คำจำกัดความของเส้นใยอะซิเตตไว้ว่า: "เส้นใยสังเคราะห์ที่สารตั้งต้นในการสร้างเส้นใยคือเซลลูโลสอะซิเตต โดยที่หมู่ไฮดรอกซิลไม่น้อยกว่า 92 เปอร์เซ็นต์ถูกอะซิเตตแล้วสามารถใช้ คำว่า ไตรอะซิเตต เป็นคำอธิบายทั่วไปของเส้นใยได้"

อะซิเตทได้มาจากเซลลูโลสโดยการแยกเยื่อไม้ให้กลายเป็นเซลลูโลสสีขาวฟูบริสุทธิ์ ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ดี จะใช้เยื่อกระดาษคุณภาพพิเศษ เช่น เยื่อละลาย ปฏิกิริยาที่ไม่สม่ำเสมอของเซลลูโลสเป็นปัญหาทั่วไปที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอะซิเตท เซลลูโลสจะทำปฏิกิริยากับกรดอะซิติกและอะซิติกแอนไฮไดรด์ในที่ที่มีกรดซัลฟิวริก จากนั้นจะเกิด การไฮโดรไลซิสบางส่วนอย่างควบคุมเพื่อกำจัดซัลเฟตและหมู่แอซิเตทจำนวนที่เพียงพอเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติที่ต้องการหน่วยแอนไฮโดรกลูโคสเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ซ้ำกันของเซลลูโลสและมี หมู่ ไฮดรอกซิล สาม หมู่ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างเอสเทอร์ แอซิเตทได้ เส้นใยเซลลูโลสอะซิเตทที่พบได้ทั่วไปจะมีหมู่แอซิเตทอยู่บนไฮดรอกซิลประมาณสองในสาม เซลลูโลสไดแอซิเตท นี้ เรียกว่าแอซิเตททุติยภูมิ หรือเรียกง่ายๆ ว่า "แอซิเตท"

หลังจากที่เซลลูโลสอะซิเตทก่อตัวขึ้นแล้ว จะถูกละลายในอะซิโตนทำให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูงเพื่อนำไปอัดขึ้นรูปผ่านหัวฉีด (ซึ่งมีลักษณะคล้ายหัวฝักบัว) เมื่อเส้นใยเริ่มปรากฏออกมา ตัวทำละลายจะระเหยออกไปในอากาศอุ่นโดยกระบวนการปั่นแห้ง ทำให้ได้เส้นใยเซลลูโลสอะซิเตทที่ละเอียด

เส้นใยอะซิเตทเชิงพาณิชย์ชนิดแรกของสหรัฐอเมริกาผลิตโดยบริษัท Celanese Corporation ในปี 1924 ปัจจุบันผู้ผลิตเส้นใยอะซิเตทในสหรัฐอเมริกา ได้แก่CelaneseและEastman Chemical Companyนอกจากนี้ เส้นใยเซลลูโลสอะซิเตทในรูปแบบเส้นด้ายยังผลิตในสหภาพยุโรปโดยบริษัทDP Acetateอีก ด้วย

วิธี

จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการค้นพบกระบวนการใดที่สามารถผลิตเซลลูโลสอะซิเตตได้โดยตรง เนื่องจากการพยายามผลิตเซลลูโลสโดยการเอสเทอริฟิเคชันบางส่วนส่งผลให้ได้เพียงส่วนผสมของเซลลูโลสที่ไม่ถูกอะซิทิเลชันและเซลลูโลสที่ถูกอะซิทิเลชันอย่างสมบูรณ์ จึงมีการใช้กระบวนการสังเคราะห์แบบสองขั้นตอน โดยเซลลูโลสจะต้องถูกแปลงเป็นเซลลูโลสไตรอะซิเตตอย่างสมบูรณ์ก่อน จากนั้นจึงทำการไฮโดรไลซิสเพื่อผลิตเซลลูโลสอะซิเตตที่มีระดับการเอสเทอริฟิเคชันต่ำ

เซลลูโลสบริสุทธิ์จากเยื่อไม้หรือเส้นใยฝ้ายจะถูกผสมกับกรดอะซิติกเข้มข้น อะซิติกแอนไฮไดรด์ และตัวเร่งปฏิกิริยา ส่วนผสมจะถูกทิ้งไว้ 20 ชั่วโมง ซึ่งจะเกิดการไฮโดรไลซิสบางส่วนและเรซินกรดจะตกตะกอนเป็นเกล็ด เกล็ดเหล่านี้จะถูกละลายในอะซิโตนและสารละลายจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกรอง สารละลายจะถูกอัดขึ้นรูปโดยการปั่นในคอลัมน์อากาศอุ่น ตัวทำละลายจะถูกกู้คืน เส้นใยจะถูกยืดและม้วนลงบนแกน กรวย หรือกระสวยเพื่อเตรียมใช้งาน สุดท้าย เส้นใยจะถูกปั่นเป็นเส้นใย

การผลิตแบ่งออกเป็นขั้นตอนกระบวนการดังต่อไปนี้: [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

  • การปรับสภาพเยื่อกระดาษด้วยเครื่องจักร : เยื่อกระดาษซึ่งโดยปกติจะอยู่ในรูปของเยื่อกระดาษแบบม้วนหรือแบบแผ่น จะถูกทำให้เป็นเส้นใยโดยใช้เครื่องบดแบบต่างๆ เช่นเครื่องบดแบบค้อนและเครื่องบดแบบจาน โดยการจัดเรียงเครื่องบดทั้งสองประเภทอย่างต่อเนื่องจะช่วยให้การละลายเป็นไปอย่างเหมาะสมที่สุด
  • การเตรียมการทางเคมีเบื้องต้น : เซลลูโลสที่เป็นเส้นใยจะถูกบำบัดด้วยกรดอะซิติก (หากจำเป็นอาจเติมกรดซัลฟิวริกในปริมาณเล็กน้อย) พร้อมกับการกวนปานกลางที่อุณหภูมิ 25 ถึง 50 องศาเซลเซียส เป็นเวลาประมาณ 1 ชั่วโมง ส่งผลให้กรดอะซิติกระเหยและควบแน่นอย่างต่อเนื่องในช่องว่างระหว่างอนุภาคเส้นใย ซึ่งทำให้อนุภาคเซลลูโลสบวมตัว ทำให้ตัวทำละลายสามารถแพร่กระจายเข้าไปในอนุภาคเหล่านี้ได้ง่ายขึ้นในขั้นตอนต่อไป นอกจากวิธีการเตรียมการด้วยไอระเหยของกรดอะซิติกแล้ว ยังมีการเตรียมการในสภาวะเยื่อบางอีกด้วย ในกระบวนการนี้ เซลลูโลสจะถูกเติมลงในน้ำปริมาณมากหรือกรดอะซิติกเจือจาง และกวนอย่างเข้มข้น ขั้นตอนต่อไป เช่น การอัดหรือการปั่นเหวี่ยง จะเพิ่มความเข้มข้นของเซลลูโลสในเยื่ออย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็มีการเติมกรดอะซิติกในความเข้มข้นที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ข้อดีของกระบวนการนี้คือการประหยัดขั้นตอนการบด เนื่องจากสามารถเติมชั้นเซลลูโลสลงในถังกวนได้โดยตรง
  • การอะซิทิเลชันของเซลลูโลส : ในการผลิตเซลลูโลสอะซิเตตเชิงพาณิชย์ มักใช้ กระบวนการกรดอะซิติกหรือกระบวนการเมทิลีนคลอไรด์ในการอะซิทิเลชัน ในกระบวนการกรดอะซิติก มวลเซลลูโลสที่ผ่านการเตรียมการแล้วจะทำปฏิกิริยาในส่วนผสมอะซิทิเลชันของตัวทำละลายกรดอะซิติกกับอะซิติกแอนไฮไดรด์ส่วนเกิน ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารเอสเทอริฟิเคชัน และกรดซัลฟิวริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้การผสมเชิงกลอย่างรุนแรง ปฏิกิริยานี้คายความร้อนสูงมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนอย่างเข้มข้นของภาชนะปฏิกิริยา กระบวนการเอสเทอริฟิเคชันจะสิ้นสุดลงโดยการเติมน้ำเมื่อเกิดส่วนผสมปฏิกิริยาใสที่มีความหนืดสูงจากเยื่อเส้นใย สารละลายนี้ต้องปราศจากเจลและมีความหนืดที่ต้องการ ในกระบวนการเมทิลีนคลอไรด์ เมทิลีนคลอไรด์ถูกใช้ในส่วนผสมอะซิทิเลชันเป็นตัวทำละลายแทนกรดอะซิติก เนื่องจากเมทิลีนคลอไรด์ที่มีจุดเดือดต่ำสามารถกำจัดออกได้ง่ายโดยการกลั่น จึงสามารถควบคุมกระบวนการได้แม้กับสารละลายที่มีความหนืดสูง แม้ในอุณหภูมิต่ำก็สามารถละลายเซลลูโลสไตรอะซิเตตได้ดีมาก สามารถใช้กรดซัลฟิวริกในปริมาณเล็กน้อยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แต่บ่อยครั้งก็ใช้กรดเปอร์คลอริกด้วย อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วกรดอะซิติกก็จะเกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาด้วย ดังนั้นตัวทำละลายจึงเป็นส่วนผสมของเมทิลีนคลอไรด์ อะซิติกแอนไฮไดรด์ และกรดอะซิติก กระบวนการแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันที่หายากมากคือกระบวนการไฟเบอร์อะซิเตต ซึ่งใช้สำหรับการผลิตเซลลูโลสไตรอะซิเตตเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายเท่านั้น ในกระบวนการนี้ เซลลูโลสจะถูกแขวนลอยในตัวทำละลายที่ไม่ละลาย (เช่นเบนซีน ) และเกิดปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันกับอะซิติกแอนไฮไดรด์โดยมีกรดเปอร์คลอริกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
  • การไฮโดรไลซิสบางส่วน : เซลลูโลสอะซิเตตชนิดทุติยภูมิที่ต้องการได้มาจากการไฮโดรไลซิสเซลลูโลสไตรอะซิเตต โดยการให้ความร้อนแก่สารละลายไตรอะซิเตตที่อุณหภูมิประมาณ 60 ถึง 80 องศาเซลเซียส ในสภาวะที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรด (โดยทั่วไปคือกรดซัลฟิวริก) โดยการเติมน้ำพร้อมกับการคนและให้ความร้อน การไฮโดรไลซิสจะถูกควบคุมโดยความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก ปริมาณน้ำ และอุณหภูมิ เพื่อให้ได้การสลายตัวของโมเลกุลที่ต้องการ ( การแตกตัวของโซ่ ) จากนั้นจึงหยุดกระบวนการไฮโดรไลซิสโดยการเติมเกลือเบส (เช่นโซเดียมหรือแมกนีเซียมอะซิเตต ) ซึ่งจะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดเป็นกลาง
  • การตกตะกอนของเซลลูโลสอะซิเตต : เมื่อทำการตกตะกอนเซลลูโลสอะซิเตตจากสารละลายปฏิกิริยาโดยใช้กรดอะซิติกเจือจาง สิ่งสำคัญคือต้องได้เกล็ดเซลลูโลสอะซิเตตที่มีขนาดสม่ำเสมอและล้างออกได้ง่าย ก่อนการตกตะกอน ต้องทำการกลั่นเมทิลีนคลอไรด์ที่ปนอยู่ให้หมดเสียก่อน จากนั้นจึงทำการแยกกรดอะซิติกออกมาใช้ใหม่
  • การล้างและการอบแห้ง : ด้วยการล้างอย่างเข้มข้น ซึ่งโดยปกติจะทำในลักษณะไหลย้อนกลับ กรดอะซิติกจะต้องถูกกำจัดออกจากเกล็ดให้หมดจด มิฉะนั้นจะเกิดความเสียหาย (" การไหม้เกรียม ") ในระหว่างกระบวนการอบแห้ง หลังจากที่บีบของเหลวที่ใช้ล้างออกแล้ว เกล็ดจะถูกอบแห้งบนเครื่องอบแห้งแบบสายพานลำเลียง ซึ่งมีลมร้อนไหลผ่าน จนมีความชื้นคงเหลือประมาณ 2-5% สำหรับการผลิตสารประกอบขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกคุณภาพสูง มีเสถียรภาพทางความร้อน สีสันสดใส และสีไม่ซีดจางในขั้นตอนต่อไป เกล็ดเซลลูโลสอะซิเตตจะถูกฟอกขาวและทำให้คงตัวในขั้นตอนเพิ่มเติม (เพื่อลดการเสื่อมสภาพจากความร้อนและการเปลี่ยนสี) ก่อนการอบแห้งขั้นสุดท้าย
  • การผสมเกล็ด : ขั้นตอนสุดท้ายจะคล้ายกับการแปรรูปพลาสติกอื่นๆ คือ ก่อนที่เกล็ดเซลลูโลสอะซิเตตจะถูกขนส่งไปยังภาชนะเก็บรวบรวม จากนั้นจึงขนส่งไปยังโรงงานแปรรูปที่เหมาะสม เกล็ดจะถูกผสมในลักษณะที่ควบคุมอย่างแม่นยำ เพื่อชดเชยความคลาดเคลื่อนของเซลลูโลสอะซิเตตจากชุดการผลิตที่แตกต่างกัน สำหรับขั้นตอนการแปรรูปเพิ่มเติมหลายขั้นตอน เกล็ดมักจะถูกบดเป็นผงละเอียดก่อน เพื่อให้สามารถใช้เซลลูโลสอะซิเตตในวิธีการแปรรูปพลาสติก เช่น การฉีดขึ้นรูป ผงจะต้องผสมกับพลาสติไซเซอร์ที่เหมาะสมและสารเติมแต่งอื่นๆ เช่น สารเติมแต่งเชิงฟังก์ชันสำหรับการรักษาเสถียรภาพทางความร้อน การทนต่อสภาพอากาศ รังสียูวี และ IR [ 18 ]ส่วนผสมสามารถปรับให้เข้ากับข้อกำหนดการแปรรูปที่ตามมาได้ จากสารประกอบที่ผลิตโดยการหลอม จะได้เม็ดที่สามารถส่งไปยังผู้แปรรูปพลาสติกได้

การกำจัดและการย่อยสลาย

ในปี 2551 การผลิตวัสดุ CA ทั่วโลกมีปริมาณมากกว่า800,000 ตัน (790,000 ตันยาว; 880,000 ตันสั้น) ต่อปี แม้ว่าในตอนแรกจะเชื่อกันว่า CA แทบจะไม่สามารถ ย่อยสลาย ได้ทางชีวภาพ แต่ก็มีการแสดงให้เห็นว่าหลังจากการกำจัดหมู่แอซีทิลบางส่วนในเบื้องต้นแล้ว โครงสร้างเซลลูโลสของพอลิเมอร์จะถูกย่อยสลายได้ง่ายโดย เอนไซม์ เซลลูเลส ใน ดินที่มีกิจกรรมทางชีวภาพสูง เส้นใย CA จะถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ภายใน 4–9 เดือน การย่อยสลายด้วยแสงจะมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อ  ฉายรังสี UV ที่ความยาวคลื่น 280 นาโนเมตรหรือสั้นกว่า และเพิ่มประสิทธิภาพด้วยสีTiO2 [ 19 ] ตัวกรองบุหรี่ CA ใช้เวลาหลายปีกว่าจะสลายตัวในที่โล่ง[ 20 ] [ 21 ]

ชื่อทางการค้า

เซลลูโลสอะซิเตตวางจำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้าต่างๆ เช่นTenite ( บริษัท Eastman Chemical Company ), zyl และ zylonite [ 2 ] Cellon ( บริษัท Deutsche Celluloid Fabrikในเมือง Eilenburg ประเทศเยอรมนี) [ 22 ]และ Rhodoid ( บริษัท Soc. des Usines Chim. Rhone-Poulencในปารีส ประเทศฝรั่งเศส; บริษัท May & Baker Ltd.ในลอนดอน สหราชอาณาจักร) [ 22 ]ฟิล์มหล่อของเซลลูโลสอะซิเตตที่ผลิตโดย Celanese (เมือง Derbyshire สหราชอาณาจักร) จำหน่ายในชื่อ Clarifoil [ 23 ]

เอสเทอร์เซลลูโลสอื่นๆ

เซลลูโลสอะซิเตตบิวทิเรต ( CAB , Tenite II ) และเซลลูโลสอะซิเตตโพรพิโอเนตเป็นอนุพันธ์ที่เกี่ยวข้องของเซลลูโลส ซึ่งทั้งสองชนิดใช้ในหมึกและสารเคลือบ ความแตกต่างหลักระหว่างสารเหล่านี้กับเซลลูโลสอะซิเตตคือความสามารถในการละลายในตัวทำละลายที่หลากหลายกว่า CAB ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับด้ามจับเครื่องมือ เนื่องจากมีความเหนียวและทนต่อน้ำมันและน้ำมันเบนซิน[ 24 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ประวัติและทรัพย์สิน
  • ข้อมูลคุณสมบัติของวัสดุ: เซลลูโลสอะซิเตท (CA)

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เซลลูโลสอะซิเตท

ในทางชีวเคมีเซลลูโลสอะซิเตตหมายถึงเอสเทอร์อะซิเตต ของเซลลูโลส ใดๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือเซลลูโลสไดอะซิเต ต มีการเตรียมขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ.

ประวัติศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2408 นักเคมีชาวฝรั่งเศส Paul Schützenberger ค้นพบว่าเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับ อะซิติกแอนไฮไดรด์ เพื่อสร้างเซลลูโลสอะซิเตต นักเคมีชาวเยอรมัน Arthur Eichengrün และ Theodore Becker ได้คิดค้นเซลลูโลสอะซิเตตในรูปแบบที่ละลายน้ำได้เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ.

ประเภท

มีเซลลูโลสอะซิเตตหลายประเภทที่มีอนุพันธ์เอสเทอร์ผสม [ 6 ]

คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ

ความหนาแน่นของเซลลูโลสอะซิเตตอยู่ระหว่าง 1.26 ถึง 1.31 กรัม/ซีซี [ 7 ]