NộI Dung
- Cellulose là gì?
- Lịch sử của dẫn xuất cellulose
- Cấu trúc cellulose Acetate
- Công dụng của Cellulose Acetate
- Cellulose Acetate và môi trường
Cellulose acetate là một chất, giống như một số vật liệu khác được sử dụng trong ngành công nghiệp của con người, có sự tồn tại của nó với cellulose, một loại polysacarit tự nhiên có trong thực vật. (Một polysacarit là một phân tử carbohydrate được tạo thành từ rất nhiều đơn vị đường lặp lại; glycogen, một dạng lưu trữ glucose ở người và các động vật khác, là một polysacarit khác. bằng cách lưu trữ hình ảnh trên một chất không có xu hướng bùng cháy, cũng như anh em họ dựa trên celluloid của vật liệu có trước cellulose acetate trong thế giới phim.
Mặc dù cellulose acetate cuối cùng đã được thay thế bằng polyester trong quá trình sản xuất phim, nhưng hóa ra nó là một chất cực kỳ linh hoạt. Nó liên quan chặt chẽ với việc sửa đổi bông và đúng như vậy, nhưng nó đã tìm thấy một ngôi nhà trong một số ứng dụng khác.
Cellulose là gì?
Cellulose là một polymer của các phân tử glucose. Đổi lại, glucose - là nguồn năng lượng chính cho các tế bào sống dù được ăn vào (như ở động vật) hay tổng hợp (như trong thực vật) - là một phân tử sáu carbon bao gồm một vòng lục giác. Một trong sáu nguyên tử cacbon nằm phía trên vòng và được gắn vào một nhóm -OH, hoặc hydroxyl; hai trong số các nguyên tử cacbon trong vòng cũng được gắn vào một nhóm hydroxyl. Ba nhóm -OH này có thể dễ dàng phản ứng với các phân tử khác để tạo thành liên kết hydro.
Các polyme khác của glucose tồn tại, nhưng trong cellulose, được tạo ra bởi nhiều loại thực vật, các monome glucose riêng lẻ được kéo dài nhất, hoặc kéo dài ra. Ngoài ra, các chuỗi cellulose riêng lẻ xếp cạnh nhau song song, điều này khuyến khích các liên kết hydro giữa các chuỗi liền kề và củng cố toàn bộ cấu trúc cellulose. Trong loại bông xenlulo, các chuỗi được liên kết và liên kết chặt chẽ đến mức khó có thể hòa tan chúng bằng các phương pháp không gây hấn thông thường, chẳng hạn như chỉ làm ướt chúng.
Lịch sử của dẫn xuất cellulose
Trong những ngày đầu của phim ảnh, vào đầu thế kỷ 20, bộ phim chạy qua các máy chiếu bao gồm nitrocellulose, có tên thương mại là Celluloid. Giống như nhiều hợp chất giàu nitơ, nitrocellulose rất dễ cháy và trên thực tế có thể tự bốc cháy trong điều kiện thích hợp. Do nhiệt được tạo ra bởi các máy chiếu và nhu cầu rõ ràng để giữ cho bộ phim khô ráo, điều này đặt ra giai đoạn, có thể nói, đối với những rủi ro bốc lửa vào những thời điểm chính xác nhất.
Trở lại năm 1865, một nhà hóa học người Pháp, Paul Schützenberger, đã phát hiện ra rằng nếu ông trộn bột gỗ, giàu cellulose, với một hợp chất gọi là acetic anhydride, chất thứ hai có thể đi sâu vào giữa các chuỗi cellulose liên kết hydro và gắn vào chính nó cho nhiều nhóm hydroxyl có sẵn ở đó. Ban đầu, chất mới này, cellulose acetate, không được sử dụng. Nhưng 15 năm sau, hai anh em người Thụy Sĩ Camille và Henri Dreyfus đã phát hiện ra rằng cellulose acetate có thể được hòa tan trong dung môi acetone mạnh và sau đó được tái tạo thành nhiều hợp chất khác nhau. Ví dụ, khi nó được lắp ráp thành các tấm rắn mỏng, nó có thể được sử dụng như phim.
Cấu trúc cellulose Acetate
Hãy nhớ lại rằng các phân tử glucose bao gồm ba nhóm hydroxyl, một trong số chúng được gắn bên ngoài carbon vào các vòng lục giác và hai nhóm khác chiếu từ chính vòng đó. Nguyên tử hydro của nhóm hydroxyl, được gắn với oxy cũng được gắn với carbon ở phía bên kia, có thể dễ dàng bị thay thế bởi một số phân tử sau đó lấy điểm hydrogens đó trong cấu trúc glucose cha mẹ. Một trong những phân tử này là acetate.
Acetate, dạng axit axetic đã mất hydro axit, là một hợp chất hai carbon thường được viết CH3COO-. Điều này ngụ ý rằng acetate có methyl (CH3-) nhóm ở một đầu và nhóm carboxyl ở đầu kia. Một nhóm carboxyl có liên kết đôi với một oxy và liên kết đơn với nhóm kia. Vì oxy có thể tạo thành hai liên kết và mang điện tích âm khi nó chỉ có một liên kết, nên tại oxy này, acetate trở nên liên kết với phân tử glucose nơi một nhóm hydroxyl trước đó còn nguyên vẹn.
Cellulose acetate là thuật ngữ thường được sử dụng thực sự đề cập đến cellulose diacetate, trong đó hai trong số ba nhóm hydroxyl có sẵn trong mỗi monome glucose đã được thay thế bằng acetate. Nếu có đủ acetate, các nhóm hydroxyl còn lại cũng bắt đầu được thay thế bằng các nhóm acetate, tạo thành cellulose triacetate.
Nhân tiện, axit axetic là thành phần hoạt chất trong giấm. Ngoài ra, một dẫn xuất axit axetic được gọi là acetyl coenzyme A, hoặc acetyl CoA, là một phân tử quan trọng trong chu trình axit tricarboxylic (TCA) trong hô hấp tế bào hiếu khí.
Công dụng của Cellulose Acetate
Như đã lưu ý, cellulose acetate đã được thay thế phần lớn bằng một dạng polyester trong quá trình sản xuất phim, nhưng cả hai phần lớn đều bị cho rằng nhiếp ảnh kỹ thuật số và phim ảnh đã nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn của thời đại. Cellulose acetate cũng là thành phần chính của bộ lọc thuốc lá.
Khi máy bay xuất hiện vào đầu những năm 1900, các nhà hóa học đã sớm phát hiện ra rằng cellulose acetate có thể được xếp vào vật liệu được sử dụng để tạo thành thân và cánh của máy bay và do đó làm cho chúng chắc chắn hơn mà không tăng thêm trọng lượng.
Vải axetat, như chúng được gọi, có ở khắp mọi nơi trong thế giới quần áo. Áo sơ mi cotton là một trong những sản phẩm phổ biến bao gồm vật liệu acetate. (Khi bạn thấy "acetate" trên nhãn quần áo, thứ thực sự được liệt kê là cellulose acetate.) Nhưng trong những lần đầu tiên sử dụng cellulose acetate trong ngành may mặc, nó thực sự được sử dụng kết hợp với lụa, một điều trị đắt tiền hơn, làm cơ sở cho trang phục sản xuất hàng loạt, rẻ tiền. Ở đây, nó được sử dụng để giúp duy trì các mẫu phức tạp thường thấy trong các chất liệu lụa.
Vào những năm 1940, khi có thể tạo ra các dạng vật liệu trong suốt, cellulose acetate đã tìm thấy một ngôi nhà ở Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, nơi đã sử dụng nó để làm cửa sổ máy bay và các phần che mắt của mặt nạ khí. Ngày nay, nó được sử dụng trong các loại nhựa khác nhau và vẫn là một thay thế phổ biến cho cửa sổ kính, mặc dù nó đã được thay thế phần lớn bằng acrylic trong vấn đề này.
Cellulose Acetate và môi trường
Các sản phẩm cellulose acetate theo định nghĩa được thực hiện để chống lại sự xuống cấp của tất cả các loại, và đặc biệt là sự thoái hóa hóa học. Điều này có nghĩa là khi bạn nghĩ ra một danh sách các sản phẩm "phân hủy sinh học", bất cứ thứ gì được làm bằng cellulose acetate sẽ nằm ở cuối danh sách tinh thần của bạn, bởi vì những sản phẩm này tồn tại trong môi trường trong thời gian dài mà chúng trở thành rác. (Hãy xem xét số lượng tàn thuốc mà bạn có thể thấy lần cuối cùng bạn đi dạo dọc theo một con đường thông thường. Thật không may, những cái này không đủ lớn, một chai và lon, được phát hiện và nhặt bởi những người xả rác, nhưng chúng là đủ phổ biến để trình bày như một đôi mắt tập thể.)
Khi các sản phẩm cellulose acetate ngồi dưới ánh mặt trời đủ lâu, năng lượng ánh sáng chiếu vào chúng có thể bắt đầu hòa tan cellulose acetate. Điều này cho phép các phân tử trong môi trường, chủ yếu là các este, tấn công các liên kết trong cellulose acetate một cách nghiêm túc. Sự kết hợp "tấn công" này được gọi là phân hủy quang hóa.