醋酸纤维素

1865年，保罗·施祖岑贝格（Paul Schützenberger）发现纤维素与乙酸酐反应生成乙酸纤维素。德国化学学家阿瑟·艾肯格林（Arthur Eichengrün）和西奥多·贝克尔 （Theodore Becker）在1903年发明了第一种可溶解形态醋酸纤维素。^[2]

1904年，卡米尔·德雷福斯(Camille Dreyfus)和他的弟弟亨利(Henri)在位于瑞士巴塞尔属于他们父亲的花园里，于一间小屋中对醋酸纤维素进行了化学研究和开发。当时，巴塞尔是染料工业的中心。德雷福斯兄弟在瑞士和法国进行了五年的系统研究和实验。到1910年，他们开始为电影工业生产胶片，以及少量但不断增长的醋酸酯漆。后者被称为“涂料”，被出售给不断扩张的飞机工业，用于涂布机翼和机身的纤维蒙板。^[3]

1913年，在经过大约两万次独立的实验之后，他们生产出了优异的实验室样品，可以连续化纺丝，这是醋酸纤维素工业此前一直未能实现的。^[3]不幸的是，第一次世界大战的爆发推迟了这一进程的商业发展。

1914年11月，英国政府邀请卡米尔·德雷福斯(Camille Dreyfus)博士来英国制造醋酸酯涂料，成立了“英国纤维素和化学制造公司”。1917年，美国参战后，美国陆军部邀请德雷福斯博士(Dr. Dreyfus)在美国建立一家类似的工厂，两次行动在整个战争期间都成功进行。

战后，人们的注意力又回到了醋酸纤维的生产上。第一批纱线质量尚可，但销售阻力很大，丝绸协会极力诋毁醋酸纤维，并阻止其使用。然而，醋酸酯的热塑性使其成为云纹的优良的莫尔纤维，因为图案是永久性的，不会被洗掉。同样的特点也首次使永久褶饰成为商业事实，并给整个服装行业带来了巨大的时尚推动力。^[3]

丝绸和醋酸纤维在织物中的混合是在一开始就完成的，而且几乎同时也混合了棉，因此通过一种比丝绸或醋酸纤维便宜的纤维使低成本织物成为可能。如今，醋酸纤维与丝绸、棉花、羊毛、尼龙等混纺，以极具竞争力的价格，赋予织物优异的折皱回复性、良好的重量、舒适的手感、悬垂质量、快速干燥的特性、合适的尺寸稳定性、以及富有潜力的交叉染色图案。^[3]

2.1 纤维

醋酸纤维素纤维是最早的合成纤维之一，是以棉花或木浆纤维素(“生物聚合物”)为基础。近几十年来，这些“纤维素纤维”在许多应用中被更廉价的石油基纤维(尼龙和聚酯)所取代。^[4]

醋酸纤维的商品名包括Acele、Avisco、Celanese、Chromspun和Estron。^[5]

醋酸纤维与人造丝有许多相似之处，曾被认为是同一种纺织品。醋酸纤维和人造丝的不同之处在于生产中醋酸的使用。这两种织物现在要求在服装标签上清楚地列出。^[6]

人造丝耐热，而醋酸纤维易于熔化。醋酸纤维必须小心地用手清洗或干洗。醋酸纤维衣物在滚筒式烘干机中加热时会分解。。^[7][8]

这种织物的透气性适合用作衬里。醋酸纤维经常用于婚纱和其他新娘服装。^[9]它有光泽，质地光滑滑腻，是很好的人造丝绸替代品。^[7]

性质

醋酸纤维是一种非常有价值的人造纤维，成本低，悬垂性好。醋酸纤维用于绸缎、锦缎和塔夫绸等织物，以增强光泽、身体、悬垂感和美感。

• 手感:柔软，光滑，干燥，脆，有弹性
• 舒适性:透气、吸液、快干、无静电附着
• 褶皱:衬里随着衣身衬里的移动与衣服相一致
• 颜色: 色泽深浅明亮，常压染色，满足色牢度要求
• 光泽:因光的反射产生标志性的外观
• 性能: 耐汗渍，耐干洗，透气性好
• 韧性:断裂韧性为1.2-1.4 g/d的弱纤维；潮湿时迅速失去强度；必须干洗
• 磨损:耐磨性差
• 保温性:保温性差；无致敏性(低致敏性)
• 染色性:(两种方法)交叉染色法，将其中一种纤维的纱线和另一种纤维的纱线编织成所需的图案；溶液染色法在阳光、汗液、空气污染物和洗涤的作用下具有优异的色牢度^[1][10]

特征

• 纤维素系列，具有热塑性
• 可选择性吸收和去除低含量的某些有机化学物质
• 在有增塑剂、热和压力时易于粘合
• 醋酸纤维可溶于许多常见溶剂(尤其是丙酮和其他有机溶剂),并且可以被改性为可溶于包括水在内的替代溶剂
• 亲水性:醋酸纤维易润湿，液体传输性好，吸收性好；在纺织品应用中，它提供舒适性和吸收性，但潮湿时也会失去强度
• 醋酸纤维是低过敏性的
• 高表面积
• 由可再生资源木浆制成
• 可以堆肥或焚烧
• 可以染色，但是需要特殊的染料和颜料，因为醋酸纤维不接受通常用于棉花和人造丝的染料(这也允许交叉染色)
• 防霉变
• 易被强碱溶液和强氧化剂削弱
• 通常可以清洗或干洗；通常不会收缩

与三醋酸纤维素的混淆

醋酸纤维素和三醋酸纤维素被错误地称为同一种纤维；虽然它们很相似，但它们的化学特性不同。三醋酸纤维素是通用性描述，或是指不含羟基的初级醋酸纤维素。醋酸纤维被称为改性的或具有两个或多个羟基的二级醋酸纤维。三醋酸纤维虽然不再在美国生产，但其醋酸纤维与纤维素的比例高于醋酸纤维。^[1]

2.2 胶片

醋酸纤维素薄膜于1934年被引进，取代了以前标准的硝化纤维素薄膜。当暴露在高温或潮湿环境中时，胶片基片中的酸开始变质到无法使用的状态，释放出带有典型醋酸气味的醋酸，导致该过程被称为“醋综合征”。醋酸纤维胶片仍用于某些应用，如电影的照相底片。自20世纪80年代以来，聚酯胶片储存器(有时以柯达的商品名“ESTAR Base”命名)变得越来越普遍，尤其是在档案应用方面。在聚酯薄膜出现之前，醋酸酯薄膜也被用作磁带的基底。

2.3 磁带

醋酸纤维素磁带是由IBM在1952年推出的，用于他们在IBM 701计算机中的IBM 726磁带机上。它比UNIVAC在1951年推出的UNIVAC I型计算机中UNISERVO磁带驱动器上的金属磁带轻得多，也更容易操作。1956年，醋酸纤维素磁带被IBM 727磁带驱动器上使用的更稳定的PET聚酯薄膜磁带所取代。

2.4 其他产品

• 服装:纽扣、衬里、上衣、连衣裙、婚礼和派对服装、家居装饰、窗帘、室内装潢和滑盖。
• 眼镜框通常由醋酸纤维素制成。
• 工业用途:香烟过滤嘴和其他过滤嘴，纤维尖笔的墨水容器。
• 高吸收性产品:尿布和手术产品。
• 最初的乐高积木是从1949年到1963年由醋酸纤维素制成的。
• 颁奖丝带:马术比赛、狗/猫表演、企业奖、广告和识别产品的玫瑰花结都使用醋酸纤维素丝带。
• 扑克牌可以由醋酸纤维素制成。
• 玩具

联邦贸易委员会对醋酸纤维的定义是:“一种人造纤维，其中构成纤维的物质是醋酸纤维素。当不少于92%的羟基被乙酰化时，可以用三乙酸酯作为纤维的通用描述。”

醋酸纤维是从纤维素中获得的，最初将木浆分解成纯化的蓬松白色纤维素。为了制造好的产品，使用特殊品质的浆料，例如溶解浆料。纤维素的不均匀反应性是影响醋酸纤维素产品质量的常见问题。纤维素在硫酸存在下与乙酸和乙酸酐反应。对其进行受控的部分水解，以除去硫酸盐和足够数量的醋酸酯基团，从而使产品达到所需的性能。脱水葡萄糖单元是纤维素的基本重复结构，有三个羟基，可以反应生成醋酸酯。醋酸纤维素纤维最常见的形式是每三个羟基中大约有两个被醋酸酯基团取代。这种二乙酸纤维素被称为二级乙酸酯，或简称为“乙酸酯”。 形成后，醋酸纤维素溶解在丙酮中，形成粘性溶液，通过喷丝头(类似淋浴喷头)挤出。随着长丝的出现，溶剂通过干法纺丝在温暖的空气中蒸发，产生细醋酸纤维素纤维。

1924年，塞拉尼斯公司生产了第一批美国商用醋酸纤维。目前美国醋酸纤维生产商是塞拉尼斯和伊斯曼化学公司。

3.1 方法

将来自木浆或棉短绒中纯化的纤维素与冰醋酸、乙酸酐和催化剂混合。将混合物老化20小时，在此期间发生部分水解，酸性树脂沉淀成薄片。将它们溶解在丙酮中，溶液通过过滤纯化。溶液在温暖的空气柱中旋转挤出。溶剂被回收。细丝被拉伸并缠绕在准备使用的梁、锥体或线轴上。细丝最终纺成纤维。

全球醋酸纤维素的产量超过800,000吨(790,000长吨；880,000短吨)。许多产品被当作垃圾或堆肥处理。虽然最初认为纤维素酶实际上是不可生物降解的，但已经表明在最初部分脱乙酰化后，聚合物的纤维素主链很容易被纤维素酶生物降解。在生物活性高的土壤中，醋酸纤维素在4-9个月后被完全破坏。用280纳米或更短波长的紫外线照射光降解是最佳的，并用二氧化钛颗粒增强。^[11]醋酸纤维素过滤嘴需要数年时间才能在户外分解。^[12][13]

醋酸纤维素以不同的商品名销售，如伊斯曼化学公司生产的Tenite、德国艾伦堡^[14]德国赛璐珞Fabrik（Deutsche Celluloid Fabrik, Eilenburg, Germany）生产的zyl和zylonite、^[1]Cellon以及法国巴黎罗纳-波伦茨（Soc. des Usines Chim. Rhone-Poulenc, Paris, France）和英国伦敦梅贝克有限公司（ May & Baker Ltd., London, UK）生产的Rhodoid。^[14]塞拉尼斯（Celanese）在斯庞顿(英国德比郡)制造醋酸纤维素流延膜，并以Clarifoil的名字销售。

醋酸丁酸纤维素(CAB，Tenite II)和醋酸丙酸纤维素是纤维素的相关衍生物，它们都用于油墨和涂料。这些和醋酸纤维素的主要区别在于它们在更多不同溶剂中的溶解性。