خلات السليلوز ، مركب اصطناعي مشتق من أستلة مادة السليلوز النباتية. يتم غزل خلات السليلوز إلى ألياف نسيج تعرف بشكل مختلف باسم رايون أسيتات أو أسيتات أو ثلاثي أسيتات. يمكن أيضًا تشكيله في أجزاء بلاستيكية صلبة مثل مقابض الأدوات أو صبها في فيلم للتصوير الفوتوغرافي أو تغليف الطعام ، على الرغم من انخفاض استخدامه في هذه التطبيقات.
البوليمرات الصناعية الرئيسية: أسيتات السليلوز
أثار النقص الكامن في نترات السليلوز إمكانية إنتاج استرات السليلوز الأخرى ، وخاصة استرات
السليلوز هو بوليمر موجود بشكل طبيعي يتم الحصول عليه من ألياف الخشب أو الألياف القصيرة (الوبر) الملتصقة ببذور القطن. يتكون من وحدات الجلوكوز المتكررة التي لها الصيغة الكيميائية C 6 H 7 O 2 (OH) 3 والهيكل الجزيئي التالي:
في السليلوز غير المتغير ، يمثل X في التركيب الجزيئي الهيدروجين (H) ، مما يشير إلى وجود ثلاث مجموعات من الهيدروكسيل (OH) في الجزيء. تشكل مجموعات OH روابط هيدروجينية قوية بين جزيئات السليلوز ، ونتيجة لذلك لا يمكن فك هياكل السليلوز بالحرارة أو المذيبات دون التسبب في التحلل الكيميائي. ومع ذلك ، عند الأستلة ، يتم استبدال الهيدروجين في مجموعات الهيدروكسيل بمجموعات الأسيتيل (CH 3 -CO). يمكن إذابة مركب أسيتات السليلوز الناتج في مذيبات معينة أو تليينه أو صهره تحت الحرارة ، مما يسمح بلف المادة إلى ألياف ، أو تشكيلها في أجسام صلبة ، أو صبها في شكل فيلم.
يتم تحضير أسيتات السليلوز بشكل شائع بمعالجة السليلوز بحمض الأسيتيك ثم مع أنهيدريد أسيتيك في وجود محفز مثل حمض الكبريتيك. عندما يُسمح للتفاعلات الناتجة بالاستمرار في الاكتمال ، يكون المنتج عبارة عن مركب أسيتيل كامل يعرف باسم أسيتات السليلوز الأولية ، أو ، بشكل صحيح أكثر ، أسيتات السليلوز. ثلاثي الأسيتات عبارة عن مادة ذوبان عالية (300 درجة مئوية [570 درجة فهرنهايت]) ، وهي مادة بلورية للغاية قابلة للذوبان فقط في مجموعة محدودة من المذيبات (عادة كلوريد الميثيلين). من المحلول ، يمكن تجفيف ثلاثي الأسيتات إلى ألياف جافة أو ، بمساعدة الملدنات ، في شكل غشاء. إذا تم معالجة الأسيتات الأولية بالماء ، يمكن أن يحدث تفاعل الهدرجة حيث يتم عكس تفاعل الأسيتلة جزئيًا ، مما يؤدي إلى إنتاج أسيتات السليلوز الثانوية أو أسيتات السليلوز. يمكن إذابة Diacetate بمذيبات أرخص مثل الأسيتون للغزل الجاف إلى ألياف. مع درجة حرارة انصهار أقل (230 درجة مئوية [445 درجة فهرنهايت]) من ثلاثي الأسيتات ، يمكن خلط ثنائي الأسيتات في شكل شرائح مع الملدنات المناسبة في مساحيق لتشكيل الأجسام الصلبة ، ويمكن أيضًا صبها كغشاء.
تم تطوير أسيتات السليلوز في أواخر القرن التاسع عشر كجزء من جهد لتصميم الألياف المنتجة صناعيًا على أساس السليلوز. أدى علاج السليلوز بحمض النتريك إلى إنتاج نترات السليلوز (المعروفة أيضًا باسم النتروسليلوز) ، لكن صعوبات العمل مع هذا المركب شديد الاشتعال شجع البحث في مجالات أخرى. في عام 1865 اكتشف بول شوتزينبرجر ولوران نودين من كوليج دو فرانس في باريس أستلة السليلوز عن طريق أنهيدريد الخل ، وفي عام 1894 قام تشارلز ف كروس وإدوارد ج.. تم تقديم مساهمة تجارية مهمة من قبل الكيميائي البريطاني جورج مايلز في 1903–05 مع اكتشاف أنه عندما تعرض السليلوز الكامل للأسيتات للتحلل المائي ، فإنه يتحول إلى مركب أقل أسيتيل (أسيتات السليلوز) قابل للذوبان في المذيبات العضوية الرخيصة مثل مثل الأسيتون.
تم تحقيق الاستغلال الكامل على نطاق تجاري للمواد القابلة للذوبان في الأسيتون من قبل شقيقين سويسريين ، هنري وكاميل دريفوس ، الذين قاموا خلال الحرب العالمية الأولى ببناء مصنع في إنجلترا لإنتاج أسيتات السليلوز لاستخدامه كمخدر غير قابل للاشتعال طلاء أجنحة الطائرات النسيجية. بعد الحرب ، في مواجهة عدم وجود طلب إضافي على مخدر الأسيتات ، تحول الإخوة دريفوس إلى إنتاج ألياف diacetate ، وفي عام 1921 بدأت شركتهم ، البريطانية Celanese Ltd. ، في التصنيع التجاري للمنتج ، الذي يحمل علامة تجارية باسم Celanese. في عام 1929 ، بدأت شركة EI du Pont de Nemours & Company (الآن شركة DuPont) في إنتاج ألياف الأسيتات في الولايات المتحدة. وجدت أقمشة الأسيتات تفضيلًا واسعًا لنعومتها وثنىها الرشيق. لا تتجعد المادة بسهولة عند ارتدائها ، وبسبب انخفاض امتصاص الرطوبة عند معالجتها بشكل صحيح ، فإنها لا تحتفظ بسهولة بأنواع معينة من البقع. تغسل الملابس المصنوعة من الأسيتات جيدًا ، مع الاحتفاظ بحجمها الأصلي وشكلها وتجفيفها في وقت قصير ، على الرغم من أنها تميل إلى الاحتفاظ بالتجاعيد المنقولة عند البلل. تم استخدام الألياف ، بمفردها أو في مزيج ، في ملابس مثل الفساتين ، والملابس الرياضية ، والملابس الداخلية ، والقمصان ، والأربطة ، وكذلك في السجاد والمفروشات المنزلية الأخرى.
في عام 1950 ، بدأت شركة Courtaulds البريطانية المحدودة في تطوير ألياف ثلاثي الأسيتات ، والتي تم إنتاجها لاحقًا على نطاق تجاري بعد توفر مذيب كلوريد الميثيلين. قام كل من Courtaulds و Celanese البريطاني بتسويق ألياف ثلاثي الأسيتات تحت العلامة التجارية Tricel. في الولايات المتحدة تم إدخال ثلاثي الأسيتات تحت الاسم التجاري Arnel. أصبحت أقمشة Triacetate معروفة باحتفاظها بشكلها الفائق ومقاومتها للتقلص وسهولة الغسيل والتجفيف.
انخفض إنتاج ألياف الأسيتات منذ منتصف القرن العشرين ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى المنافسة من ألياف البوليستر ، التي لها نفس خصائص الغسيل والتآكل ، أو يمكن غسلها في درجات حرارة أعلى ، وأقل تكلفة. ومع ذلك ، لا تزال ألياف الخلات تستخدم في الملابس سهلة العناية وبطانات الملابس الداخلية بسبب لمعانها العالي. أصبح سحب السليلوز ثنائي الأسيتات (حزم من الألياف) المادة الرئيسية لمرشحات السجائر.
أول استخدام تجاري لخلية السليلوز كمادة بلاستيكية كان في ما يسمى فيلم الأمان ، تم اقتراحه أولاً كبديل للسليلويد في التصوير الفوتوغرافي بعد بداية القرن العشرين مباشرةً. أعطيت المادة المزيد من الزخم في العشرينيات من القرن الماضي من خلال إدخال صب الحقن ، وهي تقنية تشكيل سريعة وفعالة كانت الأسيتات قابلة للتعديل بشكل خاص ولكن لا يمكن أن يتعرض لها السيليلويد ، بسبب درجات الحرارة المرتفعة. أصبحت أسيتات السليلوز مستخدمة على نطاق واسع في صناعة السيارات بسبب قوتها الميكانيكية ، وصلابتها ، ومقاومة التآكل ، والشفافية ، وسهولة التشكيل. إن مقاومته العالية للتأثير جعلت منه مادة مرغوبة للنظارات الواقية ومقابض الأدوات ومقاييس الزيت وما شابه. في الثلاثينات من القرن العشرين ، استبدل ثلاثي الأسيتات السليلوز ثنائي الأسيتات في فيلم التصوير الفوتوغرافي ، ليصبح القاعدة البارزة للصور المتحركة ، والتصوير الفوتوغرافي الثابت ، والأشعة السينية.
مع إدخال البوليمرات الحديثة بدءًا من ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين ، انخفض البلاستيك أسيتات السليلوز. على سبيل المثال ، تم استبدال ثلاثي الأسيتات في النهاية في التصوير السينمائي بواسطة البولي إيثيلين تيريفثاليت ، وهو بوليستر غير مكلف يمكن تحويله إلى فيلم قوي ومستقر الأبعاد. لا يزال بثق Triacetate أو يلقي في فيلم أو ورقة تستخدم في التغليف ، ومرشحات الأغشية ، والأفلام الفوتوغرافية ، ويتم تشكيل ثنائي الأسيتات بالحقن في أجزاء صغيرة مثل فرشاة الأسنان وإطارات النظارات.
