酢酸セルロースは、人間の産業で使用される他の多くの材料と同様に、植物に見られる天然に存在する多糖類であるセルロースにその存在を負っている物質です。 （多糖類は、非常に多くの繰り返し糖単位で構成される炭水化物分子です。 人間や他の動物のブドウ糖の貯蔵形態であるグリコーゲンは、別の多糖類です。）1860年代に最初に開発された酢酸セルロースは、最終的に映画産業を変えました。 フィルム内の酢酸セルロースよりも前の材料のセルロイドベースのいとこがそうであったように、炎に爆発する傾向がなかった物質に画像を保存することを可能にします 世界。
フィルムの製造において、酢酸セルロースは最終的にポリエステルに置き換えられましたが、それは非常に用途の広い物質であることが判明しました。 それは綿の改変と強く関連しており、当然のことながらそうですが、他の多くの用途でも同様に家を見つけました。
セルロースとは何ですか？
セルロースはブドウ糖分子のポリマーです。 次に、ブドウ糖–摂取されているかどうかにかかわらず、生細胞の主要なエネルギー源です。 （動物のように）または合成（植物のように）–六角形を含む6炭素分子です リング。 6つの炭素の1つは環の上にあり、-OHまたはヒドロキシル基に結合しています。 環自体の中の2つの炭素もヒドロキシル基に結合しています。 これらの3つの-OH基は、他の分子と容易に反応して水素結合を形成できます。
グルコースの他のポリマーも存在しますが、さまざまな植物によって作られるセルロースでは、個々のグルコースモノマーが最も伸びているか、伸びています。 また、個々のセルロース鎖が平行に並んでいるため、隣接する鎖間の水素結合が促進され、セルロース構造全体が強化されます。 綿タイプのセルロースでは、鎖が非常に緊密に結合および整列しているため、単にそれらを濡らすなどの従来の非攻撃的な方法を使用してそれらを溶解することは困難です。
セルロース誘導体の歴史
映画の黎明期、20世紀初頭、プロジェクターを通過するフィルムは、セルロイドの商品名で呼ばれるニトロセルロースで構成されていました。 多くの窒素に富む化合物と同様に、ニトロセルロースは非常に可燃性であり、実際、適切な条件下で自然に発火する可能性があります。 プロジェクターによって発生する熱とフィルムを乾いた状態に保つ必要があることは明らかであるため、これは、いわば、最も都合の悪い時間に激しい事故に備えて準備を整えました。
1865年に、フランスの化学者PaulSchützenbergerは、セルロースが豊富な木材パルプを酢酸と呼ばれる化合物と混合すると発見しました。 無水物、後者の物質は、水素結合したセルロース鎖の間を行き来し、利用可能な多くのヒドロキシル基に付着することができました そこ。 当初、この新しく発見された物質である酢酸セルロースは、まったく使用されていませんでした。 しかし15年後、スイスの兄弟カミーユとアンリ・ドレイファスは酢酸セルロースを発見しました 強溶媒アセトンに溶解してから、さまざまな異なるものに再形成することができます 化合物。 例えば、薄い中実シートに組み立てる場合、フィルムとして使用できます。
酢酸セルロースの構造
グルコース分子には3つのヒドロキシル基が含まれていることを思い出してください。そのうちの1つは六角形の環の外側の炭素に結合しており、他の2つは環自体から突き出ています。 ヒドロキシル基の水素原子。酸素に結合しており、他の炭素にも結合しています。 側は、親グルコース内のその水素のスポットを取る特定の分子によって容易に置き換えられる可能性があります 構築します。 これらの分子の1つはアセテートです。
酸性水素を失った酢酸の形である酢酸塩は、しばしばCHと書かれる2炭素化合物です。3COO-. これは、アセテートがメチル（CH3-）一方の端に基、もう一方の端にカルボキシル基。 カルボキシル基は、一方の酸素と二重結合を持ち、もう一方の酸素と単結合を持ちます。 酸素は2つの結合を形成でき、結合が1つしかない場合は負の電荷を帯びるので、この状態になります。 酢酸塩が以前にヒドロキシル基が座っていたグルコース分子に結合するようになる酸素 無傷。
一般的に使用される用語としての酢酸セルロースは、実際には、各グルコースモノマーの3つの利用可能なヒドロキシル基のうちの2つが酢酸に置き換えられている二酢酸セルロースを指します。 十分なアセテートが利用可能になると、残りのヒドロキシル基もアセテート基に置き換わり始め、セルローストリアセテートを形成します。
ちなみに、酢の有効成分は酢酸です。 さらに、アセチル補酵素AまたはアセチルCoAと呼ばれる酢酸誘導体は、好気性細胞呼吸におけるトリカルボン酸（TCA）回路の重要な分子です。
酢酸セルロースの使用
前述のように、酢酸セルロースは、フィルムの製造において大部分がポリエステルの形態に置き換えられていますが、両方 デジタル写真とフィルモグラフィが急速に時代の標準になっている今、大部分は通用しています。 酢酸セルロースは、たばこフィルターの主成分でもあります。
1900年代初頭に航空機が登場したとき、化学者たちはすぐに酢酸セルロースを層状にすることができることを発見しました。 飛行機の胴体と翼を形成するために使用される材料であり、それによって多くの余分なものを追加することなくそれらをより頑丈にします 重量。
アセテート生地は、その名の通り、衣料品の世界のいたるところにあります。 コットンシャツは、アセテート素材を使用した人気商品のひとつです。 （衣服のラベルに「アセテート」と表示されている場合、実際にリストされているのは酢酸セルロースです。）しかし、酢酸セルロースの初期の使用では、 衣料産業では、実際には、大量生産された安価なものの基礎としてよりも、より高価な御馳走である絹と組み合わせて使用されていました 服装。 ここでは、シルク素材によく見られる複雑なパターンを維持するために使用されました。
1940年代に、材料の透明な形を作ることが可能になったとき、酢酸セルロースは 米国国防総省は、航空機の窓とガスの目を覆う部分を作るためにそれを使用しました マスク。 今日では、さまざまなプラスチックに使用されており、ガラス窓の一般的な代替品として残っていますが、この点では主にアクリルに取って代わられています。
酢酸セルロースと環境
酢酸セルロース製品は、定義上、すべてのタイプの劣化、特に化学的劣化に耐えるように作られています。 これは、「生分解性」製品のリストを考えるとき、酢酸セルロースで作られたものはすべて、 これらの製品は環境に長期間存続するため、メンタルリストの一番下になります。 ごみ。 （典型的な道路を最後に散歩したときにおそらく見たたばこの吸い殻の数を考えてみてください。 残念ながら、これらはごみの乗組員が見つけて拾うのに十分な大きさではなく、ボトルや缶ですが、集合的な目障りとして提示するのに十分な場所にあります。）
酢酸セルロース製品が太陽の下に十分長く置かれると、それらに当たる光エネルギーが酢酸セルロースを溶解し始める可能性があります。 これにより、環境中の分子、主にエステラーゼが酢酸セルロースの結合を本格的に攻撃することができます。 この組み合わせの「攻撃」は、光化学分解として知られています。