Cellulose Acetate là gì? Công thức hóa học và ứng dụng nổi bật

Cellulose Acetate đã được nhà hóa học Paul Schützenberger khám phá ra vào năm 1865 bằng phản ứng xenlulozơ với axetic anhydrit. Chất này có ứng dụng rộng rãi trong ngành dệt may, sản xuất kính, công nghiệp, y tế,... Vậy Cellulose Acetate là gì? Phương pháp tổng hợp và vai trò nổi bật của nó trong các lĩnh vực của đời sống?

1. Cellulose Acetate là gì? 

Cellulose Acetate, còn được gọi với tên thương mại là Acetate, Acele, Avisco, Celanese, Chromspun… được điều chế vào lần đầu tiên vào năm 1865. 

Nó được ứng dụng trong công nghệ dệt may, làm nền phim trong nhiếp ảnh, vật liệu khung cho kính mắt…. 

Vào những năm 1950, màng Cellulose Acetate đã dùng để thay thế cho màng nitrat bởi ít bắt lửa và chi phí sản xuất rẻ hơn.

Công thức cấu tạo Cellulose Acetate

Một số loại este cellulose khác như: Cellulose acetate butyrate,  cellulose acetate propionate là dẫn xuất của cellulose, có trong thành phần mực, chất phủ. 

2. Các đặc tính ưu việt của Cellulose Acetate

- Điểm nóng chảy: 306 °C.

- Mật độ trong khoảng từ 1,27 đến 1,34. 

- Khối lượng phân tử của nó xấp xỉ 1811,699 g/mol. 

- Độ hòa tan: Không tan trong một số hợp chất hữu cơ như acetone, ethylacetate, nitropropane và ethylene dichloride.

3. Phương pháp sản xuất Cellulose Acetate

Cellulose Acetate được tổng hợp đầu tiên vào năm 1865 bằng cách phản ứng giữa  xenlulozơ với axetic anhydrit. 

Nó phản ứng với  axit axetic và anhydrit axetic trong điều kiện có chất xúc tác là axit sunfuric. Trải qua quá trình thủy phần, có kiểm soát để loại bỏ sunphat và có đủ nhóm axetat sẽ tạo ra sản phẩm có đặc tính như mong muốn. Quy trình sản xuất trải qua các giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu. Bột giấy được tạo sợi thông qua máy hủy như máy nghiền búa và máy tinh chế đĩa. Kết hợp hai loại máy hủy này giúp đảm bảo sự hòa tan tối ưu của cellulose trong bước tiếp theo.

-  Giai đoạn 2: Tiền xử lý bằng hóa chất. Cellulose sợi sau đó được xử lý bằng axit axetic có thêm chất xúc tác là axit sunfuric ở điều kiện nhiệt độ từ 25°C đến 50°C, khuấy đều. Quá trình này làm phồng cellulose, tạo điều kiện cho sự khuếch tán của các hạt dung môi vào cellulose trong bước tiếp theo.

- Giai đoạn 3: Acetyl hóa cellulose: Trong sản xuất cellulose axetat thương mại, phản ứng acetyl hóa thường được sử dụng. Điều này liên quan đến phản ứng cellulose đã xử lý trước với axit axetic và anhydrit axetic, với chất xúc tác là axit sunfuric. 

- Giai đoạn 4: Thủy phân một phần: Để sản xuất các loại cellulose axetat thứ cấp khác nhau, cellulose triacetate thu được được thủy phân. Quá trình này thường được kiểm soát bằng nồng độ axit sunfuric, lượng nước và nhiệt độ để đạt được mức phân cắt phân tử mong muốn.

- Giai đoạn 5: Điều quan trọng của quá trình kết tủa cellulose acetate từ dung dịch phản ứng bằng axit axetic loãng là thu được các mảnh cellulose axetat đồng nhất và dễ rửa. Trước khi kết tủa, methylene chloride phải được loại bỏ hoàn toàn và axit axetic sau đó được thu hồi.

- Giai đoạn 6: Rửa và sấy khô: Các mảnh cellulose axetat được rửa kỹ và sau đó sấy khô để loại bỏ axit axetic còn lại và đạt được độ ẩm mong muốn.

- Giai đoạn 7: Trộn các mảnh trước khi đưa đến các nhà máy chế biến thích hợp. Các mảnh có thể được nghiền thành bột mịn trước khi sử dụng trong các quá trình xử lý nhựa.

- Giai đoạn 8: Thêm chất phụ gia: Bột cellulose axetat có thể được trộn với các chất hóa dẻo và các chất phụ gia khác để điều chỉnh tính chất của sản phẩm cuối cùng tùy theo yêu cầu xử lý tiếp theo.

Quá trình này cần được kiểm soát chính xác để đảm bảo tính đồng nhất và chất lượng của sản phẩm cellulose axetat.

4. Những ứng dụng quan trọng của Cellulose Acetate

Hiện nay, Cellulose Acetate có vai trò rất quan trọng đối với nhiều lĩnh vực của đời sống, cụ thể như:

4.1. Ngành công nghiệp

- Công nghiệp dệt may: Cellulose acetate được sử dụng để sản xuất các loại vải đa dạng như rayon, satin, acetate và triacetate. Nó tạo ra các sản phẩm có chi phí thấp, sáng, đẹp. Cellulose acetate thường được ứng dụng trong việc sản xuất áo sơ mi, áo thun, váy đầm, cà vạt và đồ lót. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để sản xuất áo mưa và dù che.

Sợi vải từ Cellulose acetate

- Sản xuất kính: Vật liệu này thường được áp dụng trong việc sản xuất lớp lót cho màn hình máy tính, điện thoại di động và các màn hình khác. Hơn nữa, Cellulose Acetate cũng là chất liệu được sử dụng để tạo ra các mẫu kính đeo mắt có tính thẩm mỹ và độ bền cao.

- Sản xuất nhựa: Là nguyên liệu chế tạo ra nhựa, giấy, bìa các tông.

- Sản xuất ô tô: Giúp chế tạo ra các bộ phận cơ và gầm của các loại xe khác nhau.

- Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong sản xuất dây cáp điện, sơn mài, hộp đựng thuốc lá. 

4.2. Y tế

Một trong những ứng dụng quan trọng của Cellulose Acetate trong ngành y tế là thành phần có trong các thiết bị hình trụ, đảm bảo chức năng của thiết bị chạy thận nhân tạo.

4.3. Nghiên cứu

Được sử dụng để tạo ra bộ lọc xốp, chẳng hạn như hỗ trợ cho màng cellulose acetate trong quá trình điện di hoặc trao đổi thẩm thấu. Đồng thời, nó cũng thường được ứng dụng để sản xuất giấy lọc trong các thí nghiệm.

4.4. Nghệ thuật và phim ảnh

Màng Cellulose Acetate được sử dụng trong làm phim mỏng cho phim, nhiếp ảnh, băng từ.

5. Ưu điểm của Cellulose Acetate

Cellulose acetate là sự lựa chọn ưu tiên của nhiều ngành sản xuất nhờ có ưu điểm vượt trội sau:

- Nguồn gốc thiên nhiên: Cellulose acetate được sản xuất từ sợi thực vật, không gây độc hại, hoàn toàn tự nhiên và an toàn cho sức khỏe con người.

- Độ bền cao: Vật liệu này có tính chất bền, dẻo, linh hoạt, với trọng lượng nhẹ, dễ dàng chế tạo theo các yêu cầu cụ thể.

- Quần áo và sản phẩm làm từ cellulose acetate ít nhăn, không thấm nước, có thể sản xuất với nhiều mẫu mã tinh tế và sang trọng.

Quần áo làm bằng sợi Cellulose acetate ít nhăn 

- Bảo vệ môi trường: Đối với những gọng kính được làm từ các vật liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ thường khó phân hủy và gây hại cho môi trường. Cellulose acetate, do xuất phát từ sợi thực vật, có thể tái chế nên an toàn với môi trường và sức khỏe con người.

Trên đây là một số thông tin về Cellulose Acetate và tính chất của nó, nếu còn điều gì băn khoăn hoặc thắc mắc về chất này, hãy để lại thông tin bên dưới bài viết để đội ngũ chuyên môn của LabVIETCHEM giải đáp.