วิธีทำเซลลูโลสอะซิเตท

เซลลูโลสอะซิเตทคือสารที่เหมือนกับวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมของมนุษย์ เนื่องมาจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่พบในพืช (พอลิแซ็กคาไรด์เป็นโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบด้วยหน่วยน้ำตาลที่เกิดซ้ำจำนวนมาก ไกลโคเจน ซึ่งเป็นรูปแบบกักเก็บกลูโคสในมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ เป็นโพลีแซ็กคาไรด์อีกชนิดหนึ่ง) พัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 1860 เซลลูโลสอะซิเตทได้เปลี่ยนอุตสาหกรรมภาพยนตร์ในที่สุดโดย ทำให้สามารถเก็บภาพไว้บนสารที่ไม่มีแนวโน้มจะลุกเป็นไฟ เช่นเดียวกับลูกพี่ลูกน้องที่มีเซลลูลอยด์ของวัสดุที่เคลือบเซลลูโลสอะซิเตทในภาพยนตร์ โลก.

ในขณะที่เซลลูโลสอะซิเตทถูกแทนที่ด้วยโพลีเอสเตอร์ในที่สุดในการผลิตฟิล์ม มันกลับกลายเป็นว่าเป็นสารที่ใช้งานได้หลากหลายมาก มันมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการดัดแปลงของฝ้ายและถูกต้อง แต่ก็พบบ้านในการใช้งานอื่น ๆ เช่นกัน

เซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ของโมเลกุลกลูโคส ในทางกลับกัน กลูโคสซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของเซลล์ที่มีชีวิตไม่ว่าจะถูกกินเข้าไป (เช่นเดียวกับในสัตว์) หรือสังเคราะห์ (เช่นในพืช) – เป็นโมเลกุลคาร์บอน 6 ตัวที่มีรูปหกเหลี่ยม แหวน. คาร์บอนหนึ่งในหกตัวอยู่เหนือวงแหวนและติดอยู่กับหมู่ -OH หรือไฮดรอกซิล คาร์บอนสองตัวภายในวงแหวนเองก็ติดอยู่กับหมู่ไฮดรอกซิลเช่นกัน หมู่ -OH ทั้งสามนี้สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน

โพลีเมอร์ของกลูโคสชนิดอื่นๆ มีอยู่ แต่ในเซลลูโลสซึ่งผลิตโดยพืชหลายชนิด โมโนเมอร์ของกลูโคสแต่ละตัวจะยืดออกหรือยืดออกมากที่สุด นอกจากนี้ โซ่เซลลูโลสแต่ละสายยังเรียงขนานกัน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโซ่ที่อยู่ติดกันและเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้างเซลลูโลสทั้งหมด ในประเภทฝ้ายของเซลลูโลส โซ่จะถูกมัดและเรียงชิดกันจนแน่นจนยากที่จะละลายโดยใช้วิธีการทั่วไปที่ไม่รุนแรง เช่น แค่ทำให้เปียก

ในยุคแรกๆ ของภาพยนตร์ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ภาพยนตร์ที่ฉายผ่านโปรเจคเตอร์ประกอบด้วยไนโตรเซลลูโลสซึ่งมีชื่อทางการค้าว่าเซลลูลอยด์ เช่นเดียวกับสารประกอบที่อุดมด้วยไนโตรเจนจำนวนมาก ไนโตรเซลลูโลสติดไฟได้สูงและที่จริงแล้วสามารถติดไฟได้เองตามธรรมชาติภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากโปรเจ็กเตอร์และความจำเป็นที่ชัดเจนในการทำให้ฟิล์มแห้ง นี่จึงเป็นจุดเริ่มต้นของเหตุการณ์ร้ายแรงในเวลาที่เหมาะสมน้อยที่สุด

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2408 นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ Paul Schützenberger ได้ค้นพบว่าหากเขาผสมเยื่อไม้ซึ่งอุดมไปด้วยเซลลูโลสด้วยสารประกอบที่เรียกว่าอะซิติก แอนไฮไดรด์ สารตัวหลังสามารถหนอนระหว่างสายโซ่เซลลูโลสที่เชื่อมด้วยไฮโดรเจนและเกาะติดกับกลุ่มไฮดรอกซิลที่มีอยู่มากมาย ที่นั่น ในขั้นต้น สารที่เพิ่งค้นพบนี้ เซลลูโลสอะซิเตท ไม่ได้ถูกนำไปใช้ใดๆ แต่ 15 ปีต่อมา พี่น้องชาวสวิส Camille และ Henri Dreyfus ได้ค้นพบว่าเซลลูโลสอะซิเตท สามารถละลายในอะซิโตนที่เป็นตัวทำละลายอย่างแรง แล้วสร้างใหม่เป็นชนิดต่างๆ ได้หลากหลาย สารประกอบ ตัวอย่างเช่น เมื่อนำมาประกอบเป็นแผ่นแข็งบาง ๆ ก็สามารถใช้เป็นแผ่นฟิล์มได้

จำได้ว่าโมเลกุลของกลูโคสประกอบด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่ม โดยกลุ่มหนึ่งติดอยู่ที่ด้านนอกของคาร์บอนกับวงแหวนหกเหลี่ยม และอีกสองกลุ่มที่ยื่นออกมาจากวงแหวน อะตอมไฮโดรเจนของหมู่ไฮดรอกซิลซึ่งติดอยู่กับออกซิเจนที่ติดอยู่กับคาร์บอนอีกส่วนหนึ่ง ด้านข้างสามารถถูกแทนที่ได้อย่างง่ายดายโดยโมเลกุลบางตัวที่นำจุดไฮโดรเจนนั้นไปในกลูโคสแม่ สร้าง. หนึ่งในโมเลกุลเหล่านี้คืออะซิเตท

อะซิเตท รูปแบบของกรดอะซิติกที่สูญเสียไฮโดรเจนที่เป็นกรดไป เป็นสารประกอบสองคาร์บอนที่มักเขียนว่า C H₃COO^-. นี่หมายความว่าอะซิเตทมีเมทิล (CH₃-) หมู่ที่ปลายด้านหนึ่งและหมู่คาร์บอกซิลที่ปลายอีกด้านหนึ่ง หมู่คาร์บอกซิลมีพันธะคู่กับออกซิเจนหนึ่งและพันธะเดี่ยวกับอีกพันธะหนึ่ง เนื่องจากออกซิเจนสามารถสร้างพันธะได้สองพันธะและมีประจุลบเมื่อมีพันธะเพียงอันเดียว จึงเป็นเช่นนี้ ออกซิเจนที่อะซิเตตจับกับโมเลกุลกลูโคสซึ่งกลุ่มไฮดรอกซิลก่อนหน้านี้อิ่มตัว ไม่เสียหาย

เซลลูโลสอะซิเตตเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปจริง ๆ แล้วหมายถึงเซลลูโลสไดอะซิเตตซึ่งกลุ่มไฮดรอกซิลที่มีอยู่สองในสามกลุ่มในแต่ละโมโนเมอร์กลูโคสจะถูกแทนที่ด้วยอะซิเตท หากมีอะซิเตตเพียงพอ กลุ่มไฮดรอกซิลที่เหลือจะเริ่มถูกแทนที่ด้วยหมู่อะซิเตต ทำให้เกิดเซลลูโลสไตรอะซิเตต

กรดอะซิติกเป็นส่วนประกอบสำคัญในน้ำส้มสายชู นอกจากนี้ อนุพันธ์ของกรดอะซิติกที่เรียกว่า acetyl coenzyme A หรือ acetyl CoA เป็นโมเลกุลสำคัญในวงจรของกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) ในการหายใจระดับเซลล์แบบแอโรบิก

ดังที่กล่าวไว้ เซลลูโลสอะซิเตทส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยรูปแบบโพลีเอสเตอร์ในการทำฟิล์ม แต่ทั้งสองอย่าง ส่วนใหญ่ผ่านไปแล้วในขณะนี้ที่การถ่ายภาพดิจิตอลและการถ่ายทำภาพยนตร์ได้กลายเป็นมาตรฐานของเวลาอย่างรวดเร็ว เซลลูโลสอะซิเตทยังเป็นส่วนประกอบหลักของตัวกรองบุหรี่อีกด้วย

เมื่อเครื่องบินมาถึงที่เกิดเหตุในช่วงต้นทศวรรษ 1900 นักเคมีพบว่าเซลลูโลสอะซิเตตสามารถซ้อนอยู่ใน วัสดุที่ใช้ทำลำตัวและปีกของเครื่องบินทำให้แข็งแรงขึ้นโดยไม่ต้องเสริมอะไรอีกมาก น้ำหนัก.

ผ้าอะซิเตทตามที่เรียกว่ามีอยู่ทุกหนทุกแห่งในโลกของเสื้อผ้า เสื้อเชิ้ตผ้าฝ้ายเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ยอดนิยมที่มีวัสดุอะซิเตท (เมื่อคุณเห็น "อะซิเตท" บนฉลากเสื้อผ้า แสดงว่าจริง ๆ แล้วคือเซลลูโลสอะซิเตท) แต่ในการใช้เซลลูโลสอะซิเตทอย่างเร็วที่สุดใน อุตสาหกรรมเครื่องนุ่งห่ม จริง ๆ แล้วใช้ควบคู่กับไหม ซึ่งมีราคาแพงกว่า เป็นพื้นฐานในการผลิตจำนวนมาก ราคาไม่แพง เครื่องแต่งกาย ที่นี่ใช้เพื่อช่วยรักษาลวดลายที่สลับซับซ้อนซึ่งมักพบเห็นได้ในวัสดุไหม

ในทศวรรษที่ 1940 เมื่อมีความเป็นไปได้ที่จะสร้างวัสดุในรูปแบบโปร่งใส เซลลูโลสอะซิเตตพบบ้านใน กระทรวงกลาโหมสหรัฐ ซึ่งใช้ทำหน้าต่างเครื่องบินและส่วนปิดตาของก๊าซ หน้ากาก ทุกวันนี้ มันถูกใช้ในพลาสติกหลายชนิด และยังคงเป็นทางเลือกทั่วไปสำหรับหน้าต่างกระจก แม้ว่าส่วนใหญ่จะถูกแทนที่ด้วยอะคริลิกในเรื่องนี้

ผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอะซิเตทเป็นผลิตภัณฑ์ตามคำจำกัดความที่ทำขึ้นเพื่อต้านทานการย่อยสลายทุกประเภท และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการย่อยสลายทางเคมี ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณนึกถึงรายการผลิตภัณฑ์ที่ "ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" สิ่งที่ทำด้วยเซลลูโลสอะซิเตทควรอยู่ที่ ด้านล่างของรายการจิตของคุณ เพราะผลิตภัณฑ์เหล่านี้ยังคงอยู่ในสภาพแวดล้อมเป็นเวลานานที่พวกเขากลายเป็น ครอก (พิจารณาจำนวนก้นบุหรี่ที่คุณอาจเห็นเมื่อครั้งสุดท้ายที่คุณเดินเล่นไปตามถนนทั่วไป น่าเสียดายที่ขวดเหล่านี้มีขนาดไม่ใหญ่พอที่จะให้คนเก็บขยะมองเห็นและหยิบขึ้นมาได้ แต่สิ่งเหล่านี้มีอยู่ทุกหนทุกแห่งมากพอที่จะนำเสนอเป็นความรำคาญโดยรวม)

เมื่อผลิตภัณฑ์จากเซลลูโลสอะซิเตทนั่งกลางแดดนานพอ พลังงานแสงที่กระทบกับผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะเริ่มละลายเซลลูโลสอะซิเตท ซึ่งจะช่วยให้โมเลกุลในสิ่งแวดล้อมซึ่งส่วนใหญ่เป็นเอสเทอเรสสามารถโจมตีพันธะในเซลลูโลสอะซิเตตอย่างจริงจัง การรวมกัน "โจมตี" นี้เรียกว่า photochemodegradation