Contenu
- Qu'est-ce que la cellulose?
- Histoire des dérivés de la cellulose
- Structure d'acétate de cellulose
- Utilisations de l'acétate de cellulose
- Acétate de cellulose et l'environnement
L'acétate de cellulose est une substance qui, comme nombre d'autres matériaux utilisés dans l'industrie humaine, doit son existence à la cellulose, un polysaccharide naturel que l'on trouve dans les plantes. (Un polysaccharide est une molécule d'hydrate de carbone composée d'un grand nombre d'unités de sucre répétées; le glycogène, une forme de stockage du glucose chez l'homme et d'autres animaux, est un autre polysaccharide.) Développé dans les années 1860, l'acétate de cellulose a finalement transformé l'industrie cinématographique. en rendant possible le stockage d'images sur une substance qui n'a pas tendance à s'enflammer, comme l'ont fait les cousins à base de celluloïd du matériau antérieur à l'acétate de cellulose dans le monde du film.
Bien que l'acétate de cellulose ait finalement été remplacé par du polyester lors de la fabrication du film, il s'est révélé être une substance extrêmement polyvalente. Il est fortement associé à la modification du coton et à juste titre, mais il a également trouvé sa place dans de nombreuses autres applications.
Qu'est-ce que la cellulose?
La cellulose est un polymère de molécules de glucose. À son tour, le glucose - qui est la principale source d’énergie des cellules vivantes, qu’il soit ingéré (comme chez les animaux) ou synthétisé (comme chez les plantes) - est une molécule à six carbones comprenant un cycle hexagonal. L'un des six atomes de carbone se trouve au-dessus du cycle et est lié à un groupe -OH ou hydroxyle; deux des atomes de carbone dans le cycle lui-même sont également liés à un groupe hydroxyle. Ces trois groupes -OH peuvent facilement réagir avec d'autres molécules pour former des liaisons hydrogène.
Il existe d'autres polymères de glucose, mais dans la cellulose, qui est fabriquée par diverses plantes, les monomères de glucose individuels sont les plus étendus ou les plus étirés. De plus, des chaînes de cellulose individuelles s'alignent parallèlement les unes aux autres, ce qui favorise les liaisons hydrogène entre les chaînes adjacentes et renforce toute la structure de la cellulose. Dans le type de cellulose en coton, les chaînes sont si étroitement liées et alignées qu'il est difficile de les dissoudre à l'aide de méthodes classiques non agressives, telles que simplement les mouiller.
Histoire des dérivés de la cellulose
Au début du cinéma, au début du XXe siècle, le film traversait des projecteurs en nitrocellulose, connu sous le nom de Celluloid. Comme beaucoup de composés riches en azote, la nitrocellulose est hautement inflammable et peut en fait s'enflammer spontanément dans les bonnes conditions. En raison de la chaleur générée par les projecteurs et de la nécessité évidente de garder le film au sec, cela a ouvert la voie, pour ainsi dire, à des mésaventures enflammées aux moments les moins opportuns.
En 1865, un chimiste français, Paul Schützenberger, a découvert que s’il mélangeait de la pâte de bois, riche en cellulose, avec un composé appelé anhydride acétique, cette dernière substance pourrait se faufiler entre les chaînes de cellulose liées à l’hydrogène et s’attacher. lui-même aux nombreux groupes hydroxyle disponibles. À l’origine, cette nouvelle substance, l’acétate de cellulose, n’a pas été utilisée. Quinze ans plus tard, les frères suisses Camille et Henri Dreyfus ont découvert que l’acétate de cellulose pouvait être dissous dans l’acétone, un puissant solvant, puis reconstitué en une variété de composés différents. Par exemple, quand il est assemblé en fines feuilles solides, il peut être utilisé comme film.
Structure d'acétate de cellulose
Rappelons que les molécules de glucose comprennent trois groupes hydroxyle, l’un attaché à l’extérieur carboné des anneaux hexagonaux et deux autres faisant saillie à partir de l’anneau lui-même. L'atome d'hydrogène du groupe hydroxyle, qui est lié à l'oxygène qui est également lié au carbone de l'autre côté, peut être facilement déplacé par certaines molécules qui prennent ensuite cette tache d'hydrogène dans la construction de glucose parente. Une de ces molécules est l'acétate.
L'acétate, la forme d'acide acétique qui a perdu son hydrogène acide, est un composé à deux carbones souvent écrit CH3ROUCOULER-. Ceci implique que l’acétate a un méthyle (CH3-) groupe à une extrémité et un groupe carboxyle à l'autre extrémité. Un groupe carboxyle a une double liaison avec un oxygène et une simple liaison avec l'autre. Puisque l'oxygène peut former deux liaisons et porte une charge négative lorsqu'il ne possède qu'une liaison, c'est à cet oxygène que l'acétate se lie à la molécule de glucose où un groupe hydroxyle était intact auparavant.
L'acétate de cellulose, comme le terme est couramment utilisé, désigne en réalité le diacétate de cellulose, dans lequel deux des trois groupes hydroxyle disponibles dans chaque monomère de glucose ont été remplacés par un acétate. Si suffisamment d'acétate est mis à disposition, les groupes hydroxyle restants commencent également à être remplacés par des groupes acétate, formant ainsi du triacétate de cellulose.
L'acide acétique, en passant, est l'ingrédient actif du vinaigre. De plus, un dérivé de l'acide acétique appelé acétyl-coenzyme A, ou acétyl-CoA, est une molécule clé du cycle de l'acide tricarboxylique (TCA) dans la respiration cellulaire aérobie.
Utilisations de l'acétate de cellulose
Comme il a été noté, l’acétate de cellulose a été en grande partie remplacé par une forme de polyester lors de la fabrication du film, mais les deux sont en grande partie dépassés depuis que la photographie numérique et la filmographie sont rapidement devenues la norme. L'acétate de cellulose est également un composant majeur des filtres de cigarettes.
Lorsque des aéronefs sont arrivés sur les lieux au début des années 1900, les chimistes ont vite découvert que l’acétate de cellulose pouvait se superposer au matériau utilisé pour former les corps et les ailes des avions et les rendre ainsi plus robustes sans alourdir leur poids.
Les tissus d'acétate, comme on les appelle, sont omniprésents dans le monde du vêtement. Les chemises en coton sont un produit populaire qui comprend un matériau en acétate. (Quand vous voyez "acétate" sur une étiquette de vêtement, c'est l'acétate de cellulose qui y est répertorié.) Mais dans les premières utilisations de l'acétate de cellulose dans l'industrie du vêtement, il était utilisé en conjonction avec la soie, un traitement plus onéreux, comme base pour une tenue de masse et peu coûteuse. Ici, il a été utilisé pour aider à conserver les motifs complexes souvent observés dans les matières en soie.
Dans les années 1940, alors qu’il était possible de fabriquer des formes transparentes de ce matériau, l’acétate de cellulose s’installa dans le département américain de la Défense, qui l’utilisa pour fabriquer des fenêtres d’aéronef et les parties des masques à gaz recouvrant les yeux. Aujourd'hui, il est utilisé dans divers plastiques et reste une alternative courante aux fenêtres en verre, bien qu'il ait été largement remplacé par l'acrylique à cet égard.
Acétate de cellulose et l'environnement
Les produits en acétate de cellulose sont par définition conçus pour résister à la dégradation de tous types, et en particulier à la dégradation chimique. Cela signifie que lorsque vous pensez à une liste de produits "biodégradables", tout ce qui est fabriqué avec de l'acétate de cellulose devrait figurer au bas de votre liste mentale, car ces produits persistent dans l'environnement pendant de longues périodes au cours desquelles ils deviennent des déchets. (Considérez le nombre de mégots de cigarette que vous avez probablement vus la dernière fois que vous vous êtes promenés le long d'une route typique. Malheureusement, ils ne sont pas assez grands, à la bouteille, et des canettes, pour être repérés et ramassés par des équipes de ramasseurs, mais ils le sont assez omniprésent pour se présenter comme une horreur collective.)
Lorsque les produits à base d'acétate de cellulose restent au soleil suffisamment longtemps, l'énergie lumineuse qui les frappe peut commencer à dissoudre l'acétate de cellulose. Cela permet aux molécules présentes dans l'environnement, principalement les estérases, d'attaquer sérieusement les liaisons de l'acétate de cellulose. Cette combinaison "attaque" est connue sous le nom de photochimodégradation.