Ацетат целлюлозы что это
Ацетилцеллюлоза (ацетат целлюлозы, АЦ)
Ацетилцеллюлоза (ацетат целлюлозы, АЦ) – сложный уксуснокислый эфир целлюлозы с общей формулой [С6Н7О2(ОН)3-х(ОСОСН3)]n. Ниже представлена структурная формула диацетата целлюлозы. Данное изображение отражает участок целлюлозы с двумя ацетильными группами на модуль глюкозы.
Конечный продукт ацетилирования (х=3) – триацетат целлюлозы или триацетилцеллюлоза. Вторичным ацетатом или вторичной ацетилцеллюлозой является продукт частичного омыления триацетилцеллюлозы.
Очень часто возникает путаница, когда ацетат целлюлозы и триацетат целлюлозы называют одним и тем же волокном. Следует отметить, что триацетат принято называть первичным ацетатом, у него отсутствует гидроксильная группа. В то же время вторичным ацетатом является ацетатное волокно, в формуле которого имеется две или более гидроксогруппы.
Ацетаты целлюлозы представляют собой аморфные соединения белого цвета. Степень полимеризации варьируется в интервале от 150 до 700.
Характеристики триацетата целлюлозы
Триацетату целлюлозы присущи следующие физико-химические характеристики:
температура размягчения 190 – 210℃;
температура деструктурирования (разложения) 230℃;
температура воспламенения 295℃;
температура самовоспламенения 380 – 430℃;
плотность 1280 – 1330 кг/м 3 ;
легко кристаллизуется при нагреве до температуры 210 – 225℃;
высокие волокно- и пенообразующие свойства;
в растворах щелочей и кислот происходит омыление вещества, что говорит о его неустойчивости;
не растворим в воде, ацетоне, этилацетате, сложных эфирах;
хорошо растворяется в очень холодной уксусной кислоте, хлороформе, анилине, феноле, муравьиной кислоте, метиленхлориде, формамиде.
Процесс получения ацетата целлюлозы
Обратимся к химизму процесса получения АЦ. Так, ацетаты целлюлозы получают путем воздействия на целлюлозу различных этерифицирующих реагентов, например, уксусной кислоты, ее ангидрида и хлорангидрида, кетена.
Широкое применение получил ацетилирующий реагент – уксусный ангидрид. С его использованием реакция протекает по нижеприведенной схеме:
Ниже приведен механизм ацетилирования целлюлозы (Х-СН3СОО):
При этерификации уксусной кислотой, даже при условии непрерывного отгона выделяющейся воды, получаются только низкозамещенные производные целлюлозы, для которых число замещенных ОН- групп в 100 элементарных звеньях макромолекулы целлюлозы меньше 100.
Полное ацетилирование целлюлозы осуществляется под действием ацетилхлорида:
В качестве акцептора хлороводорода, вызывающего деструкцию целлюлозы, применяют органические основания, например, пиридин. Благодаря акцепторам проведение реакции усложняется как и регенерация компонентов ацетилирующей смеси. Вышеописанное объясняет причину, по которой ацетилирование с помощью ацетилхлорида не получило широкого применения.
Что касается промышленного производства, как правило, используют три способа получения ацетата целлюлозы:
гомогенный периодический в метиленхлориде – смесь содержит в себе растворитель АЦ (очень холодную уксусную кислоту или дихлорэтан/дихлорметан); в итоге завершением процесса является образование гомогенного раствора ацетата целлюлозы в ацетилирующей смеси (так называемом «сиропе»);
непрерывный гомогенный в среде уксусной кислоты;
гетерогенный периодический – в качестве ацетилирующей смеси выступает растворитель, не растворяющий ацетат целлюлозы. Например, бензол, толуол, СCl4. В гетерогенной среде начинается как начало ацетилирования, так и его конец.
Гомогенный метод получения ацетата целлюлозы
Обратимся к процессу получения ацетата целлюлозы гомогенным методом. Существует две разновидности такого процесса: ацетилирование происходит в горизонтальной центрифуге и ацетилирование, не включающее в себя частичного омыления образовавшегося триацетата.
В гомогенном процессе активным растворителем выступает метиленхлорид. Его присутствие обуславливает применение в качестве катализатора серной кислоты, хлорной кислоты и их смеси. Тот факт, что хлорная кислота не реагирует с целлюлозой, позволяет не применять способы стабилизации готовых ацетатов.
На изображении ниже приведена технологическая схема процесса получения АЦ гомогенным методом в среде метиленхлорида.
1 – мерник уксусной кислоты;
3 – промежуточный бункер;
4 – мерники компонентов ацетилирующей смеси;
9 – промывной аппарат;
10 – дробилка мелкого помола;
12 – дробилка крупного помола;
Процесс подготовки целлюлозы заключается в ее разрыхлении, очищении от механических примесей и последующем высушивании.
После достижения 300℃ активированную целлюлозу пневмотранспортом направляют на само ацетилирование. Его проводят в ацетиляторе – горизонтальном цилиндрическом аппарате.
Экзотермичность реакции ацетилирования диктует проведение ее в три приема. Сначала целлюлозу в ацетиляторе обрабатывают уксусным ангидридом. В две стадии осуществляют частичное омыление полученного триацетата целлюлозы. В качестве катализатора данного процесса выступает серная кислота. Гидролиз прекращают нейтрализацией катализатора горячим раствором ацетата натрия. После того, как метиленхлорид будет отогнан (в две стадии), осаждению подвергают ацетат целлюлозы с помощью низкоконцентрированной уксусной кислоты, поступающей далее на регенерацию.
6 – резервуар с мешалкой;
7 – промывная машина;
Целлюлоза обрабатывается уксусной кислотой. После заполнения целлюлозой ацетилятора туда же вводят ацетилирующую смесь (в два или более приема). Необходимая степень гидролиза достигается регулированием времени воздействия ацетилирующей смеси на ацетат целлюлозы. Гидролиз прекращается при введении 30%-ного раствора ацетата натрия. В осадителе осуществляется непрерывное перемешивание. Осажденный ацетат попадает по ленте транспортера в резервуар, а жидкость снова возвращается в осадитель, попадая туда через отверстия в ленте. АЦ далее попадает на промывку из нижней части резервуара. Небольшое количество серной кислоты, использующейся в качестве катализатора, дает возможность избежать стабилизации. Далее АЦ направляется в вакуум-сушилку, где перемешивается специальными лопастями.
Эффективность этерификации целлюлозы дает возможность повысить производительность непрерывного процесса получения ацетата целлюлозы рассмотренным методом. Так, этот процесс предполагает ацетилирование в среде уксусной кислоты или в среде метиленхлорида, что позволяет уменьшить количество уксусной кислоты, подвергающейся регенерации. Ниже представлена схема описанного процесса:
2 – ленточный фильтр;
3 – всасывающие камеры;
4 – аппарат этерификации;
6 – патрубок для предупреждения сифонирования;
Целлюлоза и 80%-ая уксусная кислота погружаются в гидроизмельчитель. Процесс диспергирования проводится в течение 15 минут. суспензионную целлюлозу через насос направляют на ленточный фильтр, где ее слой орошается ледяной уксусной кислотой. Вода полностью вытесняется из целлюлозы.
Активированную целлюлозу, очень сильно отжатую, направляют в аппарат этерификации. Растворенная ацетилцеллюлоза подается в смеситель, где реакция замедляется с помощью введенной уксусной кислоты. Неполное омыление триацетата целлюлозы проводят в присутствии воды в вертикальных баках. После гидролиза ацетилцеллюлоза осаждается большим объемом воды. Осевший ацетат промывается водой, отжимается на прессе и сушится во вращающихся сушилках.
Далее рассмотрим процесс получения ацетата целлюлозы гетерогенным методом.
Гетерогенный метод получения ацетата целлюлозы
1 – трубка для термометра;
2 – патрубок для выхода паров бензола;
3, 4, 18 – штуцер заглушения;
5 – патрубок для подачи холодной воды;
13 – патрубок для подачи промывной воды;
14 – патрубок для выхода отработанной ацетилирующей смеси;
15 – патрубок для слива воды;
16 – загрузочный люк;
17 – патрубок для подачи ацетилирующей смеси;
19 – разгрузочный люк.
Следует упомянуть, что АЦ продается под следующими торговыми названиями:
Eastman Chemical Company
В России для ацетилцеллюлозы используется хлопковый линт типа 3, I сорта.
Ниже приведена таблица ГОСТ ISO 2076-2015
Использование триацетата целлюлозы в качестве основы для получения тканей позволяет получить такие эксплуатационные характеристики:
легко связывается с пластификаторами;
ацетатные волокна признаны гипоаллергенными;
изготавливается из древесной массы, что позволяет возобновлять ресурсы;
возможно компостирование АЦ или его сжигание;
устойчив к плесени и грибку;
возможность стирки, химической очистки;
хорошее сохранение формы;
свето- и теплостойкость.
Применение ацетата и триацетата целлюлозы в производстве
С 1952 года триацетат целлюлозы и триацетилцеллюлоза выступают основным веществом в процессах изготовления подложки фото- и кинопленок. Было время, когда триацетат целлюлозы также применялся в качестве основы магнитных лент.
Как правило, триацетат целлюлозы в современных кинопленках вытесняется безусадочной полиэстровой подложкой.
Этролы – пластмассы на основе ацетилцеллюлозы – используется в производстве труб, предназначенных для перекачки природного газа, автомобильных деталей, подлокотников, штурвалов, самолетов, медицинских инструментов, оправ для очков, мячей настольного тенниса, медиаторов для струнных музыкальных инструментов, канцелярии и прочее. Также, например, при работе с легковзрывающимися соединениями используются защитные смотровые экраны – прозрачные листы из этролов.
В ближайшем будущем возможно значительный рост использования ацетилцеллюлозы в производстве искусственного шелка. Это обусловлено с заметным снижением цены на ацетилцеллюлозу, а также появлением специальных красок для придания желаемого цвета искусственному шелку.
Следует отметить, что в 2005 году было создано изобретение на основе ацетилцеллюлозы, относящиеся к области бронирования зарядов твердых ракетных топлив: разработка термопластичных малодымных бронесоставов.
В производстве таблеток тоже не обошлись без ацетилцеллюлозы, так как она является достаточно эффективным связывающим агентом. Но применение АЦ ограничено из-за недостаточной растворимости ее в воде. Вторичная целлюлоза предоставляет большие возможности в этом отношении.
Растворы вторичной ацетилцеллюлозы имеют нейтральную реакцию, такие растворы не обладают запахом и вкусом, а также они устойчивы в течение более 20 дней. Именно это позволяет формировать из вторичной ацетилцеллюлозы водорастворимые волокна, наделенные малой прочностью.
Ацетат целлюлозы в современном мире – неоспоримый лидер среди материалов, из которых изготавливают оправы и солнцезащитные очки. Опираясь на различные оценки, на рынке представлено около 70% очков пластмассовых оправ.
В настоящее время довольно часто стали применяться ацетатные пленки для электрофореза. Такие пленки отличаются своей чистотой, также они имеют меньшую адсорбционную емкость для белков в сравнении с бумагой, что позволяет избежать образования «хвостов», которых невозможно избежать при электрофорезе на бумаге.
Возможность использования АЦ в качестве ткани позволяет применять материал и для обшивки мебели, чехлов, обивки и драпировки.
Ацетат целлюлозы возможно встретить и в табачных изделиях: АЦ содержится в фильтре.
Благодаря хорошей впитывающей способности ацетилцеллюлоза применяется в производстве подгузников и хирургических изделий.
Интересно упомянуть, что в период с 1949 до 1963 года оригинальные кубики Lego производились именно из ацетата целлюлозы.
Наличие ацетата целлюлозы не исключено в составе игральных карт, наградных лент, игрушек, прозрачных пленок для проецирования сверху и многом другом.
Что такое Ацетат целлюлозы?
Хотели оправу из натурального материала, но не можете её купить, потому что цена предельно завышена? Это не так!
Сейчас мир не стоит на месте и каждый день исследователи и учёные в различных отраслях создают что-то удивительно новое. Большой акцент при этом делается на безопасность. Безопасность человека и окружающей среды. Все мы знаем, что практически 90% того, что нас окружает – пластмассы. Но, пластмассы как по своему составу, так и по своим свойствам бывают разные.
В этой статье Вы узнаете:
Начнем с разбора первого вопроса: что же такое ацетат целлюлозы?
Ацетат целлюлозы – это материал, который получают путём химических реакций, в основе которых лежит уксусная кислота. Сырьём для ацетата целлюлозы является древесная целлюлоза или хлопок. Исходя из этого делаем вывод – это почти натуральный, экологичный органический материал. Подтверждением этому факту служит то, что ацетат целлюлозы используется в фармацевтической отрасли при изготовлении оболочек для лекарственных препаратов. Кстати, этот материал был разработан ещё в 1865 году в Германии химиком из Франции Полем Шутценбергом, но запатентован только в 1894 году в Англии английским химиком Чарльзом Фредериком Кроссом. На начальных этапах стоимость ацетата целлюлозы была очень высокая, поэтому он не был доступен для широкого применения. Ацетат целлюлозы – прочный и термостойкий материал. Температура плавления его = 220С. Технологически, ацетат можно делать слоеным, как «бутерброд», при этом, каждый слой может иметь свой цвет или оттенок,. Это позволяет дизайнерам не ограничиваться скучными, простыми и лаконичными дизайнами, а творить настоящие цветные шедевры.
В чём же отличие ацетата целлюлозы от обычного пластика?
Во- первых: безусловно качество материала. Ацетат целлюлозы гораздо прочнее и безопаснее, чем обычный пластик. Срок службы оправ из фрезерованного ацетата в разы выше, чем срок службы оправ из обычного пластика. Так же он хорошо держит форму, приятен на ощупь и не выгорает на солнце. Если пластик окрашивается после изготовления формы, то ацетат окрашивается при изготовлении самого материала исключительно природными натуральными красителями.
Во- вторых: безопасность. Как и Гриламид, ацетат целлюлозы не источает вредных для здоровья человека паров и не вызывает аллергических реакций. К тому же он безопасен для окружающей среды: ацетат целлюлозы можно подвергать вторичной переработке и использовать его заново, к примеру: в медицинской отрасли для изготовления хирургических нитей и, как уже упоминалось выше, при изготовлении оболочки для таблеток. Срок разложения ацетата целлюлозы в обычной окружающей среде примерно 18 месяцев, разлагается он под действием почвы, влаги и микрофлоры, которая содержится в почве.
Как же ухаживать за оправами из фрезерованного ацетата?
Всё очень просто: не использовать ацетатные и спиртовые растворители, потому что они могут повредить оправу, так же не рекомендуется держать такие оправы в воде или сырости на протяжении долгого времени.
В брендовых очках PolarSolar и PolarOne используется итальянский ацетат. Фактически, сам материал – ручная работа, что значительно повышает эксклюзивность изделия. Оправу же вырезает специальный станок из цельного пласта ацетата. Такой метод называется фрезеровка. Далее приходится прибегать к ручному труду для того, чтобы обточить оправу и отполировать её. Из этого можно сделать вывод, что, когда мы приобретаем оправу из фрезерованного ацетата, мы приобретаем изделие ручной работы из безопасного, экологичного материала по приемлемой для каждого цене.
Оправы из ацетата целлюлозы: преимущества
Легкость, прочность и гибкость, практичность, гипоаллергенность — это далеко не все требования, которые предъявляют покупатели к очковым оправам. Многими из перечисленных достоинств оправ обладают модели, изготовленные из ацетатцеллюлозного пластика. Узнайте, почему ацетатные оправы так популярны и какие бренды выпускают лучшие модели.
В этой статье
История появления синтетического материала для очковых оправ
Фирмы-производители оправ для очков постоянно находятся в поисках новых, улучшенных материалов, которые бы были не только прочными и стойкими к механическому воздействию, но и безопасными для здоровья человека. Если раньше задача производителя состояла в том, чтобы несколько удешевить свой товар и сделать его востребованным у потребителей с разным доходом, то сейчас к материалам очковых оправ предъявляется масса других требований: качество фурнитуры, эргономичность конструкции, дизайн и т.д.
В свое время фирмам, выпускающим оправы для очков, удалось перейти с дорогостоящего сырья — черепахового панциря, который долгое время был чуть ли не единственным материалом с оптимальными характеристиками, на синтетические аналоги. Так, в конце XIX века появились модели, изготовленные из целлулоида — нитрата целлюлозы. Это был настоящий прорыв в отрасли. Популярность очков возросла, так как они стали доступны широким массам. Очки из этого материала были удобными в ежедневном ношении, легко очищались от грязи и жира, отличались достаточной пластичностью, так как в их составе присутствовала камфора — природный пластификатор. Но у материала был и существенный минус — он легко воспламеняется, даже при небольшом трении при механической обработке, поэтому производителям пришлось от него отказаться.
Преемником нитрата целлюлозы стал ацетат целлюлозы. У этого материала качественные характеристики оказались намного выше, поэтому его стали широко использоваться в производстве.
Особенности материала
Появление ацетата целлюлозы для очков вывело производство оправ на новый уровень. Они стали более безопасными, стойкими к воздействию как высоких, так и низких температур. Материал хоть и относится к пластикам, производится из растительного сырья — целлюлозы. Что же такое ацетат целлюлозы? Материал представляет собой сложный эфир уксусной кислоты и целлюлозы (используется хлопковое и древесное березовое сырье).
Что ацетат целлюлозы значит для промышленности? Ацетатные волокна устойчивы к химическим реагентам, водостойкие и негорючие. Это очень востребованное сырье. Его широко используют при производстве трикотажных изделий, клея, очковых оправ, которые отлично сохраняют свой цвет и свойства даже при воздействии тепла.
Технология производства очковых оправ предполагает использование блоков материала, которые нарезаются, шлифуются и собираются в многослойную оправу. Оправы состоят из нескольких разноцветных слоев, благодаря чему получаются прочными, практичными и визуально привлекательными. По этой причине цена ацетатных моделей всегда выше, чем на очковые оправы из простого пластика. Из него изготавливаются оправы для рецептурных линз, а также различные модели солнцезащитных очков.
Материал обладает высокой пластичностью, поэтому разноцветные слои прочные и не разделяются, что позволяет производителю предлагать оригинальный дизайн, удивляя даже взыскательных покупателей высоким качеством исполнения.
Преимущества ацетата целлюлозы для очков
При производстве ацетатных очков не используются вредные и токсичные материалы, поэтому такая продукция является гипоаллергенной. Для пластификации применяется не камфора, а материал из семейства фталатов, поэтому оправы получаются более гибкими и эластичными, чем модели из целлулоида.
Ацетат — что это за материал и в чем преимущества оправ из такого сырья? Главные достоинства оправ из ацетата целлюлозы:
Так как при производстве ацетатных оправ используют несколько слоев материала, то производителю удается каждый раз заинтересовывать покупателя разнообразием дизайна. Особой популярностью пользуются модели с контрастными расцветками основы и заушников из двух-трех оттенков. Крупнейшим поставщиком ацетата для производства оправ, является фирма Mazzucchelli Spa из Италии, которая постоянно обновляет производственные линии, предлагая дизайнерским фирмам полотна разноцветного материала с эксклюзивными рисунками.
Правда ли, что очки из этого материала выпускают и с защитными свойствами? Да, ацетатные и поликарбонатные очки востребованы в разных сферах: промышленности, сфере развлечений и спорта.
Защитные очки из ацетата и поликарбоната
На производственных линиях, выпускающих разные модели защитных, спортивных очков, чаще всего используются полиамидные материалы, так как именно они обладают большей эластичностью, чем ацетат целлюлозы, но и ацетатные оправы пользуются спросом у потребителей.
Что такое защитные очки? Защитные очки — это специальные модели, рассчитанные на высокие эксплуатационные нагрузки. Они широко востребованы в промышленности, так как прочные и легкие, выдерживают высокие температуры, не меняя своей структуры. Также такие модели популярны у велосипедистов, игроков страйкбола и т.д.
Как же выбрать очки, что обладают защитными свойствами? С поликарбонатными линзами или из ацетата целлюлозы? Все зависит от назначения оптики. Поликарбонатные модели способны выдерживать большие нагрузки, так как у них высокие характеристики ударопрочности.
Ударопрочность обеспечивается высокой пластичностью материала, который способен поглощать энергию во время удара. Вот почему именно из поликарбоната изготавливаются баллистические очки. Такие очки могут защитить и от воздействия спиртов, минеральных масел, скипидара, но у них низкая устойчивость к абразивному воздействию, они легко царапаются. Не рекомендуется использование линз из поликарбоната и при работе с органическими растворителями. Очки из ацетата — в чем их преимущества? Ацетатные линзы устойчивы к органическим растворителям, но не обладают достаточной прочностью для того, чтобы защитить глаза, например, при работе с болгаркой.
Металл или ацетат целлюлозы — что выбрать?
Почему все-таки многие потребители отдают предпочтение титановым оправам, при всех преимуществах ацетатных? Потому что титан, серебро, золото, натуральный черепаховый панцирь, рог — это не только престижно, но и максимально безопасно. Именно эти материалы относятся к экологичным, они обладают высокими эстетичными качествами и не склонны вызывать аллергию. Что же выбрать — ацетат или, например, титан?
Если у Вас нет аллергии на пластификаторы и Вы предпочитаете ультрасовременный стиль, отдайте предпочтение оправам из ацетата целлюлозы для очков. Они стильные, гибкие, прочные, практичные и нетяжелые. Такие оправы устойчивы к царапинам, не теряют цвет со временем, сохраняют свои свойства в тепле и при низких температурах. Титановые оправы идеальны для деловых людей, менеджеров и управленцев, также их часто выбирают спортсмены. Выбор материала зависит от личных предпочтений, образа жизни, индивидуальной переносимости тех или иных компонентов, присутствующих в составе очковой оправы.
Как отличить очки из ацетата от очков из простого пластика?
Производство оправ из ацетата целлюлозы для очков для зрения, от солнца, для оснащения прогрессивными линзами, более затратное, чем производство моделей из пластмассы. Неискушенному потребителю, который хотел бы приобрести качественную и долговечную оправу, сложно сделать выбор и понять, в чем отличие очков из ацетата от оправ из обычного пластика. Таким покупателям рекомендуется делать покупку в проверенных торговых точках, с хорошей репутацией и предлагающих гарантированно качественный товар.
Особенности ацетатных оправ для очков:
Чтобы научиться самостоятельно отличать разные виды материалов, нужно всего лишь знать некоторые нюансы, которые касаются технологии изготовления. Так, оправы из ацетата целлюлозы для очков действительно многослойные, в то время как производители моделей из простого пластика только имитируют многослойность, путем нанесения на очковую оправу рисунка. Около 70% всех пластиковых оправ составляют изделия из ацетата целлюлозы, но разные производители применяют разные технологии, в том числе и ручную обработку материала.
Вот почему стоимость оправ из одного и того же материала может существенно отличаться. Брендовые многослойные оправы относят к высокому ценовому сегменту, не только из-за престижности продукции производителя, но и потому, что при их изготовлении применяется до 50 операций. Фрезеровка материала ведется на высокоточных станках с цифровым управлением.
Лучшие брендовые очки из ацетата целлюлозы
Огромное количество оправ для солнцезащитных и рецептурных очков производится из ацетата целлюлозы. Ценовой диапазон на такую продукцию широк и зависит от престижности бренда, технологии обработки материала. Чем больше операций осуществляется в производстве, тем выше стоимость очков, а при использовании ручного труда цена увеличивается в несколько раз.
Оправы каких производителей считаются самыми качественными и надежными? Традиционно в лидерах производителей, использующих ацетат целлюлозы, находятся фирмы, специализирующиеся на выпуске солнцезащитной оптики, например, Luxottica, а также модные бренды: Prada, Emporio Armani, Ray-Ban, Tommy Hilfiger, JIL Sander, DKNY. Такие оправы вызывают интерес у покупателей, так как способны удовлетворить основные запросы: выгодно подчеркнуть овал лица, презентовать индивидуальный стиль. У молодежи популярна продукция брендов Alain Mikli, Face-a-Face, Morel.
Высокое качество оправ из ацетата присутствует не только у мировых брендов, но и у молодых отечественных компаний. Так, оправы Alan Blank пользуются спросом у молодежи, ценящей оптимальный баланс цены и качества и предпочитающей модный городской, деловой стиль.