Utama sains

Tekstil selulosa asetat

Tekstil selulosa asetat
Tekstil selulosa asetat

Video: Selulosa Asetat Limbah Batang Aren sebagai Bahan Baku Plastik BIODEGRADABLE 2024, Julai

Video: Selulosa Asetat Limbah Batang Aren sebagai Bahan Baku Plastik BIODEGRADABLE 2024, Julai
Anonim

Selulosa asetat, sebatian sintetik yang berasal dari asetilasi selulosa bahan tumbuhan. Selulosa asetat dipintal menjadi serat tekstil yang dikenali sebagai aseton rayon, asetat, atau triasetat. Ia juga dapat dibentuk menjadi bahagian plastik padat seperti pemegang alat atau dilemparkan ke dalam filem untuk fotografi atau pembungkus makanan, walaupun penggunaannya dalam aplikasi ini telah berkurang.

polimer industri utama: Selulosa asetat

Kekurangan yang terdapat pada selulosa nitrat meningkatkan kemungkinan menghasilkan ester selulosa lain, terutamanya ester

Selulosa adalah polimer yang berlaku secara semula jadi yang diperoleh daripada serat kayu atau serat pendek (linters) yang melekat pada biji kapas. Ia terdiri dari unit glukosa berulang yang mempunyai formula kimia C 6 H 7 O 2 (OH) 3 dan struktur molekul berikut:

Dalam selulosa tidak berubah, X dalam struktur molekul mewakili hidrogen (H), menunjukkan kehadiran dalam molekul tiga kumpulan hidroksil (OH). Kumpulan OH membentuk ikatan hidrogen yang kuat antara molekul selulosa, dengan hasilnya struktur selulosa tidak dapat dilonggarkan oleh haba atau pelarut tanpa menyebabkan penguraian kimia. Walau bagaimanapun, semasa asetilasi, hidrogen dalam kumpulan hidroksil digantikan oleh kumpulan asetil (CH 3 -CO). Sebatian selulosa asetat yang dihasilkan dapat dilarutkan dalam pelarut tertentu atau dilembutkan atau dicairkan di bawah panas, memungkinkan bahan tersebut dipintal menjadi serat, dibentuk menjadi objek padat, atau dilemparkan sebagai filem.

Selulosa asetat paling sering dibuat dengan merawat selulosa dengan asid asetik dan kemudian dengan anhidrida asetik dengan adanya pemangkin seperti asid sulfurik. Apabila reaksi yang dihasilkan dibenarkan untuk diselesaikan, produk adalah sebatian asetilasi sepenuhnya yang dikenali sebagai selulosa asetat primer, atau, lebih tepatnya, selulosa triasetat. Triacetate adalah bahan lebur tinggi (300 ° C [570 ° F]), sangat kristal yang hanya larut dalam rangkaian pelarut yang terhad (biasanya metilena klorida). Dari larutan, triacetate dapat dikeringkan menjadi serat atau, dengan bantuan pemplastik, dilemparkan sebagai filem. Sekiranya asetat primer dirawat dengan air, reaksi hidrolisasi dapat terjadi di mana reaksi asetilasi terbalik sebahagiannya, menghasilkan selulosa asetat sekunder, atau diasetat selulosa. Diacetate dapat dilarutkan dengan pelarut yang lebih murah seperti aseton untuk berputar kering menjadi serat. Dengan suhu lebur yang lebih rendah (230 ° C [445 ° F]) daripada triacetate, diacetate dalam bentuk serpihan dapat dicampurkan dengan plasticizer yang sesuai ke dalam serbuk untuk mencetak objek padat, dan juga dapat dilemparkan sebagai film.

Selulosa asetat dikembangkan pada akhir abad ke-19 sebagai sebahagian daripada usaha untuk merancang serat yang dihasilkan secara industri berdasarkan selulosa. Rawatan selulosa dengan asid nitrat menghasilkan selulosa nitrat (juga dikenali sebagai nitroselulosa), tetapi kesukaran untuk bekerja dengan sebatian yang sangat mudah terbakar ini mendorong penyelidikan di bidang lain. Pada tahun 1865 Paul Schützenberger dan Laurent Naudin dari Collège de France di Paris menemui asetilasi selulosa oleh anhidrida asetik, dan pada tahun 1894 Charles F. Cross dan Edward J. Bevan, yang bekerja di England, mempatenkan proses untuk menyediakan triacetate selulosa larut kloroform.. Sumbangan komersial yang penting dibuat oleh ahli kimia Britain, George Miles pada tahun 1903-05 dengan penemuan bahawa, ketika selulosa asetilasi sepenuhnya mengalami hidrolisis, ia berubah menjadi sebatian kurang asetilasi (selulosa diasetat) yang larut dalam pelarut organik murah seperti sebagai aseton.

Eksploitasi penuh pada skala komersial dari bahan larut aseton dilakukan oleh dua saudara Switzerland, Henri dan Camille Dreyfus, yang semasa Perang Dunia I membina sebuah kilang di England untuk pengeluaran selulosa diacetate untuk digunakan sebagai ubat yang tidak mudah terbakar untuk lapisan sayap kapal terbang kain. Selepas perang, tanpa permintaan lebih lanjut untuk ubat bius asetat, saudara-saudara Dreyfus beralih ke pengeluaran serat diasetat, dan pada tahun 1921 syarikat mereka, British Celanese Ltd., memulakan pembuatan produk secara komersial, yang diberi tanda sebagai Celanese. Pada tahun 1929 EI du Pont de Nemours & Company (kini Syarikat DuPont) memulakan pengeluaran serat asetat di Amerika Syarikat. Fabrik asetat sangat digemari kerana kelembutan dan tirainya yang anggun. Bahan tidak mudah berkerut ketika dipakai dan, kerana penyerapan kelembapannya yang rendah ketika dirawat dengan baik, tidak mudah menahan jenis noda tertentu. Pakaian asetik mencuci dengan baik, mengekalkan ukuran dan bentuk semula jadi dan mengeringkan dalam waktu yang singkat, walaupun mereka cenderung menyimpan lipatan yang diberikan ketika basah. Serat tersebut telah digunakan, sendiri atau dalam campuran, dalam pakaian seperti pakaian, pakaian olahraga, pakaian dalam, kemeja, dan dasi dan juga di permaidani dan perabot rumah lain.

Pada tahun 1950 firma Britain Courtaulds Ltd. mula mengembangkan serat triasetat, yang kemudiannya dihasilkan pada skala komersial setelah pelarut metilena klorida tersedia. Courtaulds dan British Celanese memasarkan serat triacetate di bawah jenama dagang Tricel. Di Amerika Syarikat triacetate diperkenalkan dengan nama dagang Arnel. Kain triacetate terkenal dengan pengekalan bentuknya yang unggul, tahan terhadap penyusutan, dan kemudahan mencuci dan pengeringan.

Pengeluaran gentian asetat telah menurun sejak pertengahan abad ke-20 sebahagiannya kerana persaingan dari serat poliester, yang mempunyai sifat mencuci dan memakai yang sama atau lebih baik, dapat disetrika pada suhu yang lebih tinggi, dan lebih murah. Walaupun begitu, gentian asetat masih digunakan dalam pakaian yang mudah dijaga dan untuk lapisan pakaian dalam kerana kilauannya yang tinggi. Selulosa diacetate tow (bundle of fiber) telah menjadi bahan utama penapis rokok.

Penggunaan komersial selulosa diacetate pertama sebagai plastik adalah dalam filem keselamatan, pertama kali dicadangkan sebagai pengganti seluloid dalam fotografi sejurus awal abad ke-20. Bahan ini diberi dorongan lebih lanjut pada tahun 1920-an dengan memperkenalkan cetakan suntikan, teknik pembentukan yang cepat dan efisien yang asetatnya sangat sesuai tetapi seluloid tidak dapat dikenakan, kerana suhu tinggi yang terlibat. Selulosa asetat digunakan secara meluas dalam industri automotif kerana kekuatan mekanikal, ketangguhan, ketahanan aus, ketelusan, dan kemudahan acuan. Ketahanan yang tinggi terhadap hentaman menjadikannya bahan yang diinginkan untuk kacamata pelindung, pemegang alat, alat pengukur minyak, dan sejenisnya. Pada tahun 1930-an selulosa triacetate menggantikan diacetate dalam filem fotografi, menjadi pangkalan utama untuk gambar bergerak, fotografi diam, dan sinar-X.

Dengan pengenalan polimer baru bermula pada tahun 1930-an dan 1940-an, bagaimanapun, plastik selulosa asetat merosot. Triacetate, misalnya, akhirnya digantikan dalam fotografi gambar bergerak oleh polyethylene terephthalate, sebuah poliester murah yang dapat dibuat menjadi sebuah filem yang kuat dan stabil dimensi. Triacetate masih diekstrusi atau dilemparkan ke dalam filem atau lembaran yang digunakan dalam pembungkusan, penapis membran, dan filem fotografi, dan diacetate dibentuk dengan suntikan ke dalam bahagian kecil seperti berus gigi dan bingkai kaca mata.