Acetato de celulose, composto sintético derivado da acetilação da substância vegetal celulose. O acetato de celulose é fiado em fibras têxteis conhecidas como acetato, rayon, acetato ou triacetato. Também pode ser moldado em peças plásticas sólidas, como puxadores de ferramentas ou fundido em filme para fotografia ou embalagem de alimentos, embora seu uso nessas aplicações tenha diminuído.
principais polímeros industriais: acetato de celulose
As deficiências inerentes ao nitrato de celulose levantaram a possibilidade de produzir outros ésteres de celulose, particularmente os ésteres de
A celulose é um polímero natural obtido a partir de fibras de madeira ou fibras curtas (linters) aderentes às sementes de algodão. É composto de unidades repetidas de glicose que possuem a fórmula química C 6 H 7 O 2 (OH) 3 e a seguinte estrutura molecular:
Na celulose inalterada, o X na estrutura molecular representa hidrogênio (H), indicando a presença na molécula de três grupos hidroxila (OH). Os grupos OH formam fortes ligações de hidrogênio entre as moléculas de celulose, com o resultado de que as estruturas de celulose não podem ser soltas por calor ou solventes sem causar decomposição química. No entanto, após a acetilação, o hidrogénio nos grupos hidroxilo são substituídos por grupos acetilo (CH 3 -CO). O composto resultante de acetato de celulose pode ser dissolvido em certos solventes ou amaciado ou derretido sob calor, permitindo que o material seja fiado em fibras, moldado em objetos sólidos ou fundido como um filme.
O acetato de celulose é mais comumente preparado tratando a celulose com ácido acético e depois com anidrido acético na presença de um catalisador como o ácido sulfúrico. Quando as reações resultantes são deixadas prosseguir até a conclusão, o produto é um composto totalmente acetilado conhecido como acetato de celulose primário ou, mais adequadamente, triacetato de celulose. O triacetato é uma substância altamente cristalina de alto ponto de fusão (300 ° C [570 ° F]) que é solúvel apenas em uma faixa limitada de solventes (geralmente cloreto de metileno). A partir da solução, o triacetato pode ser fiado a seco em fibras ou, com a ajuda de plastificantes, fundido como um filme. Se o acetato primário for tratado com água, pode ocorrer uma reação de hidrolização na qual a reação de acetilação é parcialmente revertida, produzindo um acetato de celulose secundário ou diacetato de celulose. O diacetato pode ser dissolvido por solventes mais baratos, como a acetona, para fiação a seco em fibras. Com uma temperatura de fusão mais baixa (230 ° C [445 ° F]) que o triacetato, o diacetato na forma de flocos pode ser misturado com plastificantes apropriados em pó para moldar objetos sólidos, e também pode ser fundido como um filme.
O acetato de celulose foi desenvolvido no final do século 19 como parte de um esforço para projetar fibras produzidas industrialmente à base de celulose. O tratamento da celulose com ácido nítrico produziu nitrato de celulose (também conhecido como nitrocelulose), mas as dificuldades de trabalhar com esse composto altamente inflamável incentivaram a pesquisa em outras áreas. Em 1865, Paul Schützenberger e Laurent Naudin, do Collège de France em Paris, descobriram a acetilação da celulose por anidrido acético, e em 1894 Charles F. Cross e Edward J. Bevan, trabalhando na Inglaterra, patentearam um processo para preparar o triacetato de celulose solúvel em clorofórmio. Uma importante contribuição comercial foi feita pelo químico britânico George Miles em 1903–05, com a descoberta de que, quando a celulose totalmente acetilada foi submetida à hidrólise, ela se transformou em um composto menos altamente acetilado (diacetato de celulose) que era solúvel em solventes orgânicos baratos, como como acetona.
A exploração total em escala comercial do material solúvel em acetona foi realizada por dois irmãos suíços, Henri e Camille Dreyfus, que durante a Primeira Guerra Mundial construíram uma fábrica na Inglaterra para a produção de diacetato de celulose para ser usado como narcótico não inflamável para a indústria. revestimento de asas de avião de tecido. Após a guerra, diante de uma demanda ainda maior por narcóticos, os irmãos Dreyfus voltaram-se para a produção de fibras de diacetato e, em 1921, sua empresa, a British Celanese Ltd., iniciou a fabricação comercial do produto, com a marca Celanese. Em 1929, a EI du Pont de Nemours & Company (agora DuPont Company) iniciou a produção de fibra de acetato nos Estados Unidos. Os tecidos de acetato encontraram grande favor por sua suavidade e cortina graciosa. O material não enruga facilmente quando usado e, devido à sua baixa absorção de umidade quando tratado adequadamente, não retém facilmente certos tipos de manchas. As roupas de acetato lavam bem, mantendo seu tamanho e forma originais e secando em pouco tempo, embora tenham tendência a reter os vincos transmitidos quando molhados. A fibra tem sido usada, isoladamente ou em misturas, em roupas como vestidos, roupas esportivas, roupas íntimas, camisas e gravatas e também em tapetes e outros objetos de decoração.
Em 1950, a empresa britânica Courtaulds Ltd. começou a desenvolver fibras de triacetato, que foram posteriormente produzidas em escala comercial após a disponibilização do solvente cloreto de metileno. Courtaulds e a Celanese britânica comercializaram uma fibra de triacetato sob a marca comercial Tricel. Nos Estados Unidos, o triacetato foi introduzido sob o nome de marca registrada Arnel. Os tecidos triacetatos tornaram-se conhecidos por sua retenção superior da forma, resistência ao encolhimento e facilidade de lavagem e secagem.
A produção de fibras de acetato diminuiu desde meados do século XX, em parte devido à concorrência das fibras de poliéster, que têm as mesmas ou melhores propriedades de lavagem e desgaste, podem ser passadas a ferro em temperaturas mais altas e são menos caras. No entanto, as fibras de acetato ainda são usadas em roupas de fácil manuseio e no revestimento interno da roupa, devido ao seu alto brilho. O reboque de diacetato de celulose (maços de fibra) tornou-se o principal material para filtros de cigarro.
O primeiro uso comercial do diacetato de celulose como plástico foi no chamado filme de segurança, proposto pela primeira vez como substituto do celulóide na fotografia logo após o início do século XX. O material recebeu um novo impulso na década de 1920 com a introdução da moldagem por injeção, uma técnica de formação rápida e eficiente à qual o acetato era particularmente favorável, mas à qual a celulóide não pôde ser submetida, devido às altas temperaturas envolvidas. O acetato de celulose tornou-se amplamente utilizado na indústria automotiva devido à sua resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste, transparência e facilidade de moldabilidade. Sua alta resistência ao impacto o tornou um material desejável para óculos de proteção, cabos de ferramentas, medidores de óleo e similares. Na década de 1930, o triacetato de celulose substituiu o diacetato no filme fotográfico, tornando-se a principal base para filmes, fotografia e raios-X.
Com a introdução de polímeros mais recentes a partir das décadas de 1930 e 1940, os plásticos de acetato de celulose entraram em declínio. O triacetato, por exemplo, acabou sendo substituído na fotografia por polietileno tereftalato, um poliéster barato que poderia ser transformado em um filme forte e dimensionalmente estável. O triacetato ainda é extrudado ou moldado em filme ou folha usada em embalagens, filtros de membrana e filme fotográfico, e o diacetato é moldado por injeção em pequenas partes, como escovas de dente e armações de óculos.
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