Xenlulozơ axetat là gì? Đặc điểm, tính chất và ứng dụng ra sao

Với tính chất kháng nước, bền với hóa chất và đa dạng ứng dụng. Xenlulozơ axetat đã trở thành một vật liệu quan trọng trong công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu xem xenlulozơ axetat là gì, các tính chất ra sao, cũng như những ứng dụng đa dạng mà nó mang lại.

Xenlulozơ axetat là gì?

Xenlulozơ axetat là một loại polymer được tạo thành từ cellulose. Đây là một chất tự nhiên chủ yếu có trong thành tế bào của cây cỏ. Quá trình axetat hóa cellulose xảy ra bằng cách xử lý cellulose với axetat axetic, tạo ra Xenlulozơ axetat.

Tính chất vật lý của Xenlulozơ axetat

• Xenlulozơ axetat có dạng bột mịn hoặc sợi mờ trắng. Tùy thuộc vào quy trình sản xuất và mức độ axetat hóa.
• Điểm tan chảy của Xenlulozơ axetat nằm trong khoảng từ 200°C đến 260°C. Khi đạt nhiệt độ này, axetat cellulose chảy và có thể được định hình.
• Khối lượng riêng của Xenlulozơ axetat thường nằm trong khoảng từ 1,25 g/cm³ đến 1,34 g/cm³.
• Khả năng hút ẩm và dễ tan trong axeton, acetic acid, và các dung môi hữu cơ khác. Điều này cho phép Xenlulozơ axetat được sử dụng trong quá trình hoá lỏng và tái chế.
• Xenlulozơ axetat có độ bền tương đối cao và chịu được sự mài mòn và kéo căng. Tuy nhiên, độ bền của nó có thể thay đổi tùy thuộc vào mức độ axetat hóa và xử lý.
• Xenlulozơ axetat có tính chất kháng nước, làm cho nó khá chống ẩm và chống thấm nước.
• Xenlulozơ axetat có điện tích bề mặt cao. Điều này giúp nó tương tác tốt với các chất tạo màu trong quá trình nhuộm và in ấn.
• Xenlulozơ axetat có tính đàn hồi và độ dẻo. Điều này cho phép nó được uốn cong và định hình thành nhiều dạng khác nhau.

Tính chất hóa học của Xenlulozơ axetat

Tính chất hóa học cơ bản của Xenlulozơ axetat bao gồm khả năng tạo ester và phản ứng hydrolysis. Dưới đây là ví dụ về phản ứng tạo ester và phản ứng hydrolysis của Xenlulozơ axetat:

• Phản ứng tạo este: Xenlulozơ axetat được tạo thành thông qua quá trình tạo este giữa xenlulozơ và axit axetic. Phản ứng này xảy ra thông qua phản ứng este hóa. Trong đó một nhóm hydroxyl (-OH) trong xenlulozơ phản ứng với axit axetic, tạo thành liên kết este:

Xenlulozơ + axit axetic → Xenlulozơ axetat + Nước

Ví dụ: Trong phản ứng tạo Xenlulozơ axetat, một nhóm hydroxyl trong xenlulozơ phản ứng với axit axetic để tạo ra liên kết este.

• Phản ứng thủy phân (phản ứng hydrolysis): Xenlulozơ axetat có khả năng bị thủy phân (hydrolysis) trong môi trường kiềm hoặc axit, trả lại xenlulozơ ban đầu. Phản ứng hydrolysis này xảy ra khi liên kết este giữa Xenlulozơ axetat bị phân cắt:

Xenlulozơ axetat + Nước → Xenlulozơ + Axit Axetic

Ví dụ: Trong phản ứng hydrolysis, Xenlulozơ axetat phản ứng với nước trong môi trường axit hoặc kiềm để tách ra xenlulozơ và axit axetic (hoặc axetat axetic).

Lưu ý rằng Xenlulozơ axetat có thể tham gia vào các phản ứng khác ngoài tạo este và hydrolysis, tùy thuộc vào điều kiện và môi trường hóa học cụ thể.

Cách điều chế Xenlulozơ axetat cơ bản

Một số cách điều chế xenlulozơ axetat cơ bản như sau:

1. Phương pháp trực tiếp
   Đây là phương pháp điều chế phổ biến nhất. Trong phương pháp này, Xenlulozơ được xử lý với axit axetic trong một hỗn hợp dung môi như axeton. Quá trình này xảy ra trong một bình phản ứng được kiểm soát nhiệt độ và thời gian xử lý.
2. Phương pháp gián tiếp
   Trong phương pháp này, Xenlulozơ trước tiên được xử lý với các chất hoá học như hidro hóa và oxi hóa để tạo ra xenlulozơ hoá (cellulose ether) hoặc xenlulozơ tác nhân (cellulose ester) ban đầu. Sau đó, xenlulozơ hoá hoặc xenlulozơ tác nhân được xử lý với axit axetic để tạo thành xenlulozơ axetat.
3. Phương pháp hóa lỏng
   Trong phương pháp này, xenlulozơ được hòa tan trong dung môi như Amoni hydroxide hoặc Lithi hydroxide. Sau đó, axit axetic được thêm vào dung môi xenlulozơ để tạo thành xenlulozơ axetat trong quá trình hóa lỏng.

Các phương pháp điều chế xenlulozơ axetat có thể có biến thể và được điều chỉnh tùy thuộc vào ứng dụng cuối cùng và yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Các thông số quá trình như nhiệt độ, thời gian xử lý, nồng độ axit axetic và dung môi sẽ ảnh hưởng đến tính chất của xenlulozơ axetat cuối cùng.

Ứng dụng của Xenlulozơ axetat

Xenlulozơ axetat có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng. Dưới đây là một số ứng dụng cơ bản:

• Sợi tổng hợp
  Xenlulozơ axetat được sử dụng để sản xuất sợi acetate và sợi triacetate. Sợi acetate thường được sử dụng trong ngành thời trang để sản xuất quần áo, rèm cửa… Sợi triacetate có tính chất không nhăn và bền. Vì vậy chúng thường được sử dụng trong các loại vải không nhăn và sợi dệt kim.
• Phim màng
  Xenlulozơ axetat được sử dụng để sản xuất phim màng trong các ứng dụng như phim ảnh, phim bảo vệ màn hình, phim bảo vệ thực phẩm và các sản phẩm đóng gói.
• Bìa sách và bao bì
  Xenlulozơ axetat có khả năng tạo ra bề mặt bóng và trong suốt. Điều này hỗ trợ tốt cho việc sản xuất bìa sách, bao bì và các loại hộp giấy.
• Sản phẩm y tế
  Xenlulozơ axetat được sử dụng trong ngành y tế, bao gồm ứng dụng trong dược phẩm và băng bó. Nó có khả năng hấp thụ và giữ chặt chất lỏng, do đó được sử dụng trong các sản phẩm băng bó và đệm y tế.
• Vật liệu chống thấm
  Nhờ tính chất kháng nước của nó, Xenlulozơ axetat được sử dụng trong sản xuất vật liệu chống thấm như màng chống thấm và chất chống thấm dùng trong xây dựng và ngành công nghiệp khác.
• Mỹ phẩm
  Xenlulozơ axetat được sử dụng trong mỹ phẩm như phấn mắt, son môi và sản phẩm chăm sóc da. Nó có khả năng tạo cảm giác mịn màng và độ bám dính cao.
• Dụng cụ viết
  Xenlulozơ axetat được sử dụng để làm cơ chế mực và vỏ bút bi.
• Giấy nhám
  Xenlulozơ axetat cũng được sử dụng trong sản xuất giấy nhám để tạo ra bề mặt mịn và đồng đều để mài mòn và chà nhám.