CA | Acetato de celulosa - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

El acetato de celulosa, un polímero de origen natural (está hecho principalmente de celulosa derivada del algodón), es el material ideal para la producción de vidrios debido a su trabajabilidad y apariencia en el producto terminado. La celulosa es un polímero de glucosa que se encuentra en la mayoría de las plantas; tiene fórmula química (C6H10O5)n. Los plásticos de acetato de celulosa no tienen propiedades realmente sobresalientes. Sus molduras y extrusiones se basan en su tenacidad y la apariencia de un vinilo, PVC, polietileno y poliestireno razonables. En común con la mayoría de los otros materiales plásticos, son capaces de variaciones de color ilimitadas, incluida la transparencia de color blanco agua. El procesamiento es bastante sencillo siempre que los gránulos estén secos. La celulosa, que se puede obtener de la pulpa de madera y las fibras cortas que quedan de la recuperación del algodón, es uno de los biopolímeros más abundantes de la naturaleza. Una cadena típica consta de 2000 a 6000 unidades de anhidroglucosa (peso molecular típico de 300 000 a 1 000 000), cada una de las cuales contiene tres grupos hidroxilo y está unida por un puente acetal. La cadena rígida de celulosa está fuertemente unida a hidrógeno y es altamente cristalina. Por estas razones, la celulosa es esencialmente insoluble e infusible y, como resultado, sólo se pueden obtener fibras y películas modificando químicamente la celulosa. La fibra de celulosa (rayón) o la película (celofán) se pueden obtener mediante el proceso de la viscosa mediante el cual la pulpa de celulosa se hace reaccionar con disulfuro de carbono para formar xantato de celulosa, soluble en una solución cáustica. A continuación, el xantato de celulosa se convierte de nuevo en celulosa mediante tratamiento con ácido sulfúrico acuoso. Pueden obtenerse diversos derivados de celulosa solubles mediante modificación química de los grupos hidroxilo. Un ejemplo importante es el acetato de celulosa (CA), que se obtiene haciendo reaccionar celulosa con ácido acético glacial en presencia de anhídrido acético y trazas de ácido sulfúrico en cloruro de metileno a reflujo. Si todos los grupos hidroxilo reaccionan, el polímero se conoce como triacetato de celulosa (CTA), que puede hilarse en húmedo para formar fibra (acetato) a partir de una mezcla de disolvente de cloruro de metileno y alcohol. La hidrólisis parcial da diacetato de celulosa en el que dos de los tres grupos hidroxilo de cada unidad de anhidroglucosa permanecen acetilados. En los grados comerciales de acetato de celulosa, aproximadamente del 65% al ​​75% de todos los grupos hidroxilo disponibles permanecen acetilados. Este polímero es amorfo y muy soluble en muchos disolventes, incluida la acetona, a partir de la cual se puede hilar en seco.

Para fabricar polímeros a partir de celulosa se requiere convertir esta materia prima en ésteres orgánicos, ya que la estructura original no es soluble en disolventes orgánicos y se degrada antes de alcanzar el punto de fusión. Asimismo, las propiedades físicas de la celulosa (por ejemplo, el parámetro de solubilidad) se puede modificar en gran medida mediante la transformación del compuesto en derivados. La conversión de celulosa en sus ésteres proporciona materiales que se pueden procesar en diversas formas útiles, tales como objetos tridimensionales, fibras y soluciones para formar revestimientos o capas (de películas o membranas, por ejemplo). El éster de celulosa se considera potencialmente como un polímero biodegradable útil. Las estructuras del éster de celulosa, incluyendo acetato de celulosa (CA), propionato de acetato de celulosa (CAP) y acetato butirato de celulosa (CAB). Los avances en aplicaciones de ésteres de celulosa incluyen tecnologías modernas de recubrimiento, aplicaciones de liberación controlada, plásticos biodegradables y aplicaciones médicas .

Una amplia gama de compuestos de acetato de celulosa están disponibles comercialmente. Las propiedades de estos compuestos dependen de tres factores principales, la longitud de la cadena de la molécula de celulosa, el grado de acetilación y el tipo y cantidad de plastificante.

Cuanto mayor sea el peso molecular, mayor será la temperatura y la temperatura de distorsión del calor. Sin embargo, las variaciones en el peso molecular, en el rango normal, tienen menos efecto que las variaciones en el grado de acetilación y en el plastificante utilizado.

En comparación con los vinilos principales, los plásticos de acetato de celulosa tienen una alta absorción de agua, características de aislamiento eléctrico deficientes, resistencia limitada al envejecimiento y resistencia térmica limitada y son atacados o disueltos por una amplia variedad de reactivos. Los plásticos de acetato de celulosa se producen utilizando polímeros de un rango bastante estrecho de pesos moleculares y grados de acetilación. La mayor variación en las propiedades se logra modificando el tipo y la cantidad de plastificante.

Aumentar el grado de acetilación del correspondiente a un diacetato reducirá el contenido de agua y esto aumentará la resistencia al agua. El polímero también se vuelve menos polar y las propiedades del disolvente correspondientemente. También es un aumento de la dureza, la resistencia al impacto y la absorción de agua, pero aumenta la temperatura de flujo. El acetato de celulosa  es adecuado para uso en aislamiento térmico, resistencia a la intemperie, resistencia química y estabilidad dimensional.

El acetato de celulosa (CA) en combinación con plastificantes, como el ftalato de dietilo y dimetilo, produce un material plástico que puede ser ablandado por calor y forzado a presión en un molde frío. El procesamiento no proporciona ningún problema importante, es evitar el sobrecalentamiento y los gránulos están secos. Las temperaturas y la presión utilizadas varían, de 160 a 250 ~ y de 7 a 15 toneladas / en 2 respectivamente, según el grado. Los mejores moldes de inyección se obtienen utilizando un molde caliente.

El acetato de celulosa secundario también se ha utilizado para desarrollar productos de fibra.

Comercialmente, el acetato de celulosa está hecho de pulpa de madera procesada. La pulpa se procesa utilizando anhídrido acético para formar escamas de acetato a partir de las cuales se fabrican los productos. Procedente de la pulpa de madera, a diferencia de la mayoría de las fibras hechas por el hombre, proviene de un recurso renovable y es biodegradable. Otra técnica para producir acetato de celulosa consiste en tratar el algodón con ácido acético, utilizando ácido sulfúrico como catalizador.Durante la producción de acetato de celulosa desde celulosa hasta cierta cantidad de degradación de la cadena tiene lugar. Como resultado de la polimerización de los ésteres de acetato comerciales, generalmente se encuentra dentro del rango de 175-360. Es conveniente evaluar la longitud de la cadena por métodos de viscosidad de la solución. Los productos que difieren en viscosidad se producirán variando la fuente de la celulosa original y modificando las condiciones de reacción.Dado que en la práctica se producen variaciones marcadas de lote a lote en la viscosidad del producto terminado, los productos de viscosidad específica se obtienen por mezcla.

Los principales puntos de venta son para películas y láminas. Debido a su claridad, la película se utiliza ampliamente para fines fotográficos y de embalaje. Se utilizan láminas de ésteres de celulosa para una variedad de propósitos. La hoja delgada es útil para cuadros de visualización de alta calidad, mientras que la hoja más gruesa se usa para marcos de gafas. Muchos CA es utliza para producir filtros de cigarrillos. El uso de acetato de celulosa para el moldeo y la extrusión se está convirtiendo en algo pequeño debido a la competencia de los polímeros de estireno y las poliolefinas. Los principales puntos de venta en la actualidad están en el comercio de bienes de lujo como cepillos de dientes, peines, pasadores de pelo, etc.