NITROCELLULOSE

NITROCELLULOSE

N° CAS : 9004-70-0
EC/LISTE N° : 682-719-5

La nitrocellulose (également connue sous le nom de nitrate de cellulose, papier flash, coton flash, guncotton, pyroxyline et flash string, selon la forme) est un composé hautement inflammable formé par la nitration de la cellulose par exposition à un mélange d'acide nitrique et d'acide sulfurique.
L'une des premières utilisations majeures de la nitrocellulose était le coton à canon, un remplacement de la poudre à canon comme propulseur dans les armes à feu.
La nitrocellulose a également été utilisée pour remplacer la poudre à canon en tant qu'explosif de faible ordre dans l'exploitation minière et d'autres applications.

La nitrocellulose avec de l'alcool apparaît sous la forme d'un solide blanc mélangé avec de l'éthanol ou un autre solvant pour former une suspension.
Un mélange des dinitrates et trinitrates de cellulose.
L'exposition à la chaleur peut évaporer le solvant en laissant un résidu sujet à une décomposition auto-accélérée et peut exploser s'il est confiné ou présent en grande quantité.
Traiter comme un explosif.
Produit des oxydes d'azote toxiques lorsqu'il est brûlé.

La solution de pyroxyline se présente sous la forme d'une solution dans l'éthanol absolu ou un autre solvant organique de nitrate de cellulose (nitrocellulose) qui contient 11,5-12,3% d'azote (correspondant à une nitration incomplète de la cellulose).
Le solvant peut s'évaporer si la solution est renversée, laissant un film plastique qui s'enflamme facilement et brûle très vigoureusement.
Produit des oxydes d'azote toxiques lors de la combustion. Utilisé dans les laques automobiles et dans divers revêtements.

La nitrocellulose (NC), également appelée nitrate de cellulose, est le thermoplastique le plus ancien.
La nitrocellulose a été inventée par Alexander Parkes en 1855 et commercialisée plus tard sous les marques Parkesine, Xylonite et Celluloid.
La nitrocellulose est synthétisée en faisant réagir des fibres de cellulose avec une solution aqueuse d'acide nitrique et sulfurique.
Le degré moyen de nitration sera affecté par la teneur en eau, la composition du bain, le temps d'immersion et les conditions de réaction.
Les NC avec environ 2 groupes nitrate par unité de répétition de glucose sont souvent choisis dans les plastiques et les laques.
Une teneur plus élevée en nitrates est utilisée dans les explosifs.

Les plastiques fabriqués à partir de NC ont d'excellentes propriétés mécaniques, notamment une résistance élevée aux chocs, mais une mauvaise stabilité aux intempéries et à la chaleur et ne sont pas résistants aux acides et aux bases dilués, mais sont insolubles et stables dans l'eau et les solvants non polaires.
Pour obtenir les propriétés souhaitées, d'autres additifs tels que du camphre, des colorants, des stabilisants et des charges sont souvent ajoutés.

La nitrocellulose est hautement combustible, ce qui la rend trop dangereuse pour de nombreuses applications.
Aujourd'hui, le NC est principalement utilisé comme liant peu coûteux dans des produits tels que les encres d'imprimerie (flexographiques), les laques à séchage rapide, les émaux cuits et les adhésifs.
Dans plusieurs de ces applications, la NC est modifiée (réagit) avec d'autres résines telles que les résines alkydes et amino.
La dilution avec d'autres ingrédients tels que le camphre réduit considérablement l'inflammabilité du NC. Ce mélange est appelé celluloïd.
La nitrocellulose est utilisée pour les manches de stylos-plumes, d'outils et de pinceaux ; pour montures de lunettes; et dans le passé, pour les films cinématographiques.

La nitrocellulose est la matière première essentielle pour tous les propulseurs et composants combustibles et est également utilisée pour la production d'explosifs civils.
La nitrocellulose est un ester nitrate de cellulose, produit par la réaction d'acides nitrants (constitués d'acide nitrique et d'acide sulfurique) avec des linters de coton purifiés.
La nitrocellulose est fournie soit humide, soit alcoolisée.

La nitrocellulose (également appelée nitrate de cellulose) est couramment utilisée dans les peintures, les laques, les vernis pour bois, papier et métal, les encres pour l'impression sur emballage et la fabrication de celluloïd.
À température ambiante, la nitrocellulose pure est un solide blanc-jaune avec une odeur semblable à celle de l'éther.
Cependant, la nitrocellulose industrielle n'est généralement pas vendue sous forme pure mais humidifiée avec de l'eau et des solvants organiques tels que l'alcool isopropylique, les esters, les cétones ou les éthers de glycol.
La nitrocellulose humidifiée peut être solide ou liquide, selon la quantité d'agent amortisseur utilisé.

Ces produits forment un film par simple évaporation des solvants.
Les couches de base de nitrocellulose sont utilisées comme enduits, tandis que les couches de finition de nitrocellulose sont utilisées lorsqu'un aspect spécifique est requis.
Les couches de finition peuvent être divisées en mat, faible lustre, brillant et brillant.
Ils présentent des propriétés de séchage rapide, une dureté de surface, une maniabilité, une facilité d'application, une excellente adhérence et un aspect attrayant et décoratif, en plus d'un film exceptionnellement lisse.
Une simple dilution est tout ce qui est nécessaire pour une application sans effort sur les systèmes de revêtement à pores ouverts et à pores fermés en utilisant une multitude de systèmes d'application différents avec d'excellents résultats esthétiques.
Leur utilisation fait vraiment ressortir les qualités naturelles du bois utilisé : en effet, ils sont très appréciés pour le revêtement de beaux meubles d'époque et de pièces élaborées, offrant au final une infinité de solutions esthétiques.

La nitrocellulose ou nitrate de cellulose est un dérivé de la cellulose.
La nitrocellulose est utilisée en cosmétique, exclusivement comme agent filmogène dans les vernis à ongles et les soins.
La nitrocellulose est présente dans les plantes en grande quantité.
La nitrocellulose est nitrée (à l'origine avec de l'acide nitrique, mais aujourd'hui un mélange d'acide sulfurique et d'acide nitrique est utilisé pour accélérer la transformation) pour former un ester, la nitrocellulose, qui est ensuite traité avec de l'alcool ou de l'eau et vendu sous forme de poudre humide.

En 1832, Henri Braconnot découvrit que l'acide nitrique, combiné à de l'amidon ou des fibres de bois, produirait une matière explosive combustible légère, qu'il nomma xyloïdine.
Quelques années plus tard, en 1838, un autre chimiste français, Théophile-Jules Pelouze (professeur d'Ascanio Sobrero et d'Alfred Nobel), traite le papier et le carton de la même manière.

Vers 1846, Christian Friedrich Schönbein, un chimiste germano-suisse, découvrit une formulation plus pratique.
Alors qu'il travaillait dans la cuisine de sa maison à Bâle, il a renversé un mélange d'acide nitrique (HNO3) et d'acide sulfurique (H2SO4) sur la table de la cuisine.
Il attrapa le chiffon le plus proche, un tablier en coton, et l'essuya.
Il a suspendu le tablier à la porte du poêle pour le faire sécher, et dès qu'il était sec, un éclair s'est produit lorsque le tablier s'est enflammé.
Sa méthode de préparation fut la première à être largement utilisée.
La méthode consistait à immerger une partie de coton fin dans 15 parties d'un mélange égal d'acide sulfurique et d'acide nitrique.
Au bout de deux minutes, le coton a été retiré et lavé à l'eau froide pour régler le niveau d'estérification et pour éliminer tout résidu acide.
Le coton a ensuite été lentement séché à une température inférieure à 40 °C (104 °F).

Par coïncidence, un troisième chimiste, le professeur Brunswick F. J. Otto avait également produit du guncotton en 1846 et fut le premier à publier le procédé, à la grande déception de Schönbein et Böttger

Les droits de brevet pour la fabrication du coton à canon ont été obtenus par John Hall & Son en 1846, et la fabrication industrielle de l'explosif a commencé dans une usine spécialement construite à Marsh Works à Faversham, Kent, un an plus tard.
Le processus de fabrication n'était pas bien compris et peu de mesures de sécurité étaient mises en place.
Une grave explosion en juillet a tué près de deux douzaines de travailleurs, entraînant la fermeture immédiate de l'usine.
La fabrication de Guncotton a cessé pendant plus de 15 ans jusqu'à ce qu'une procédure plus sûre puisse être développée

Le chimiste britannique Frederick Augustus Abel a mis au point le premier procédé sûr pour la fabrication du coton à canon, qu'il a breveté en 1865.
Les temps de lavage et de séchage de la nitrocellulose ont tous deux été prolongés à 48 heures et répétés huit fois.
Le mélange acide a été changé en deux parties d'acide sulfurique pour une partie nitrique.
La nitration peut être contrôlée en ajustant les concentrations d'acide et la température de réaction.
La nitrocellulose est soluble dans un mélange d'éthanol et d'éther jusqu'à ce que la concentration en azote dépasse 12 %.
La nitrocellulose soluble, ou une solution de celle-ci, est parfois appelée collodion.

Le guncotton contenant plus de 13 % d'azote (parfois appelé nitrocellulose insoluble) a été préparé par une exposition prolongée à des acides concentrés chauds pour une utilisation limitée comme explosif de sautage ou pour les ogives d'armes sous-marines telles que les mines navales et les torpilles.
La production sûre et soutenue de coton à canon a commencé à Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills dans les années 1860, et le matériau est rapidement devenu l'explosif dominant, devenant la norme pour les ogives militaires, bien qu'il soit resté trop puissant pour être utilisé comme propulseur.
Des mélanges de collodion plus stables et à combustion plus lente ont finalement été préparés en utilisant des acides moins concentrés à des températures plus basses pour la poudre sans fumée dans les armes à feu.
La première poudre pratique sans fumée à base de nitrocellulose, pour armes à feu et munitions d'artillerie, a été inventée par le chimiste français Paul Vieille en 1884.

Jules Verne voit le développement du guncotton avec optimisme.
Il s'est référé à la substance à plusieurs reprises dans ses romans.
Ses aventuriers portaient des armes à feu utilisant cette substance.
Dans son livre De la Terre à la Lune, le coton a été utilisé pour lancer un projectile dans l'espace.

La nitrocellulose est l'un des polymères les plus énergétiques qui ont une grande importance dans de nombreuses applications vitales.
La nitrocellulose a fait ses preuves, depuis sa découverte accidentelle, et jusqu'à présent comme un matériau pionnier de grandes propriétés qui peut être utilisé dans différents domaines sans faiblir.
Dans cet article de synthèse, nous présenterons un aperçu approfondi de la nitrocellulose : sa structure et ses propriétés chimiques, ses méthodes avancées de détection et sa teneur en azote, la synthèse de certaines de ses formes et les différentes formes d'applications.
Nous avons compris que la nitrocellulose est l'un des matériaux qui ont des caractéristiques prêtes pour une amélioration continue où des résultats encourageants sont trouvés.

La nitrocellulose, en bloc, humide, avec au moins 25 % d'alcool, se présente sous la forme d'un solide blanc.
Un mélange des dinitrates et trinitrates de cellulose et d'éthanol.
L'exposition à la chaleur peut évaporer le solvant en laissant un résidu sujet à une décomposition auto-accélérée et peut exploser s'il est confiné ou présent en grande quantité.
Traiter comme un explosif.
Produit des oxydes d'azote toxiques lorsqu'il est brûlé.

Le procédé utilise un mélange d'acide nitrique et d'acide sulfurique pour convertir la cellulose en nitrocellulose.
La qualité de la cellulose est importante. L'hémicellulose, la lignine, les pentosanes et les sels minéraux donnent des nitrocelluloses de qualité inférieure.
En termes chimiques précis, la nitrocellulose n'est pas un composé nitro, mais un ester de nitrate.
L'unité répétée glucose (anhydroglucose) au sein de la chaîne cellulosique a trois groupes OH, dont chacun peut former un ester de nitrate.
Ainsi, la nitrocellulose peut désigner la mononitrocellulose, la dinitrocellulose, la trinitrocellulose ou un mélange de celles-ci.
Avec moins de groupes OH que la cellulose mère, les nitrocelluloses ne s'agrègent pas par liaison hydrogène.
La conséquence primordiale est que la nitrocellulose est soluble dans les solvants organiques tels que l'acétone et les esters.
La plupart des laques sont préparées à partir du dinitrate alors que les explosifs sont principalement le trinitrate.

L'équation chimique pour la formation du trinitrate est :

3 HNO3 + C6H7(OH)3O2 H2SO4 → C6H7(ONO2)3O2 + 3 H2O
Les rendements sont d'environ 85 %, les pertes étant attribuées à l'oxydation complète de la cellulose en acide oxalique.

Le nitrate de cellulose est principalement utilisé pour la production d'explosifs, de laques et de celluloïd.
Les applications explosives sont discutées ci-dessous.
Pour ce qui est des laques, la nitrocellulose se dissout facilement dans les solvants organiques qui, par évaporation, laissent un film incolore, transparent et souple.

La nitrocellulose sèche étant sensible à la chaleur et aux chocs, la nitrocellulose humide ne doit pas sécher.
Le récipient doit être hermétiquement fermé lorsqu'il n'est pas utilisé pour empêcher l'évaporation de l'agent d'amortissement et ouvert uniquement lorsque le contenu est prêt à être utilisé.
Tout le contenu du contenant doit être utilisé à chaque fois.
La quantité de nitrocellulose conservée dans la zone de transformation ne doit pas dépasser la quantité immédiatement requise pour un quart de travail.
Ne pas soumettre la nitrocellulose à la chaleur directe du soleil, à des chocs ou à des frottements.
Ne le laissez pas entrer en contact avec des acides, des alcalis, des amines ou des agents oxydants.
Cela pourrait l'amener à se décomposer d'elle-même ou même à s'enflammer.
Utilisez toujours des outils et des matériaux non ferreux lors de l'ouverture et de la fermeture des conteneurs de nitrocellulose.
Ces outils peuvent être en cuivre, laiton, bronze ou bois.
Les outils en matières plastiques ne doivent pas être utilisés car ils ont tendance à produire de l'électricité statique.
Les outils et équipements doivent également être antidéflagrants.
Protégez tous les équipements de mélange et de traitement de la nitrocellulose de l'électricité statique en mettant à la terre toutes les pièces métalliques.
Broyer tous les récipients avant de transférer la nitrocellulose.

Les filtres membranaires constitués d'un maillage de fils de nitrocellulose de porosités diverses sont utilisés dans les procédures de laboratoire pour la rétention de particules et la capture cellulaire dans des solutions liquides ou gazeuses et, inversement, l'obtention de filtrats sans particules.
Une lame de nitrocellulose, une membrane de nitrocellulose ou un papier de nitrocellulose est une membrane collante utilisée pour immobiliser les acides nucléiques dans les transferts sud et nord.
La nitrocellulose est également utilisée pour l'immobilisation de protéines dans les transferts Western et la microscopie à force atomique pour son affinité non spécifique pour les acides aminés.
La nitrocellulose est largement utilisée comme support dans les tests de diagnostic où se produit une liaison antigène-anticorps, par exemple, les tests de grossesse, les tests d'U-albumine et la CRP.
Les ions glycine et chlorure rendent le transfert de protéines plus efficace.
En 1846, la cellulose nitrée s'est révélée soluble dans l'éther et l'alcool.
La solution fut nommée collodion et fut bientôt utilisée comme pansement pour les plaies.
La nitrocellulose est encore utilisée aujourd'hui dans des applications cutanées topiques, telles que la peau liquide et dans l'application d'acide salicylique, l'ingrédient actif du dissolvant pour verrues Compound W.
Adolph Noé a développé une méthode d'épluchage des boulets de charbon à l'aide de nitrocellulose.
En 1851, Frederick Scott Archer a inventé le procédé au collodion humide en remplacement de l'albumine dans les premières émulsions photographiques, liant les halogénures d'argent sensibles à la lumière à une plaque de verre.
Les papiers flash des magiciens sont des feuilles de papier ou de tissu en nitrocellulose, qui brûlent presque instantanément avec un flash lumineux, ne laissant aucune cendre.
En tant que support pour les tampons cryptographiques à usage unique, ils rendent l'élimination du tampon complète, sécurisée et efficace.
Les tests de radon pour les traces de gravure alpha utilisent de la nitrocellulose.
Pour les vols spatiaux, la nitrocellulose a été utilisée par Copenhagen Suborbitals lors de plusieurs missions comme moyen de larguer des composants de la fusée/capsule spatiale et de déployer des systèmes de récupération.
Cependant, après plusieurs missions et vols, il s'est avéré ne pas avoir les propriétés explosives souhaitées dans un environnement proche du vide.
En 2014, l'atterrisseur cométaire Philae n'a pas réussi à déployer ses harpons en raison de ses 0,3 gramme de charges de propulsion en nitrocellulose qui n'ont pas tiré lors de l'atterrissage.
La laque nitrocellulosique a été utilisée comme finition sur les guitares et les saxophones pendant la majeure partie du 20e siècle et est encore utilisée dans certaines applications actuelles.
Fabriquée par (entre autres) DuPont, la peinture a également été utilisée sur des automobiles partageant les mêmes codes de couleur que de nombreuses guitares, y compris les marques Fender et Gibson, bien qu'elle soit tombée en disgrâce pour un certain nombre de raisons :

la pollution et la façon dont la laque jaunit et se fissure avec le temps.
La laque nitrocellulosique a également été utilisée comme dope pour avions, peinte sur des avions recouverts de tissu pour resserrer et protéger le matériau, mais a été largement remplacée par des cellulosiques alternatifs et d'autres matériaux.
La nitrocellulose est utilisée pour enduire les cartes à jouer et pour maintenir les agrafes ensemble dans les agrafeuses de bureau.
Le vernis à ongles est fabriqué à partir de laque nitrocellulosique car il est peu coûteux, sèche rapidement et n'endommage pas la peau.
La laque nitrocellulosique est appliquée par centrifugation sur des disques d'aluminium ou de verre, puis un sillon est découpé au tour, pour réaliser des disques phonographiques uniques, utilisés comme masters pour le pressage ou pour jouer dans les clubs de danse.
Ils sont appelés disques d'acétate.
Selon le procédé de fabrication, la nitrocellulose est estérifiée à des degrés divers.
Les balles de tennis de table, les médiators de guitare et certains films photographiques ont des niveaux d'estérification assez faibles et brûlent relativement lentement avec des résidus carbonisés.
Le guncotton, dissous à environ 25 % dans l'acétone, forme une laque utilisée dans les étapes préliminaires de la finition du bois pour développer une finition dure avec un lustre profond.
La nitrocellulose est normalement la première couche appliquée, poncée et suivie d'autres revêtements qui s'y adhèrent.

Balle de tennis de table, préparée à partir de nitrocellulose (Celluloïde)
En raison de sa nature explosive, toutes les applications de la nitrocellulose n'ont pas été couronnées de succès.
En 1869, alors que les éléphants avaient été braconnés jusqu'à la quasi-extinction, l'industrie du billard a offert un prix de 10 000 $ US à celui qui proposait le meilleur remplacement pour les boules de billard en ivoire.
John Wesley Hyatt a créé le remplacement gagnant, qu'il a créé avec un nouveau matériau qu'il a inventé, appelé nitrocellulose camphrée, le premier thermoplastique, mieux connu sous le nom de Celluloid.
L'invention a connu une brève popularité, mais les balles Hyatt étaient extrêmement inflammables, et parfois des parties de la coque extérieure explosaient lors de l'impact.
Un propriétaire d'un salon de billard dans le Colorado a écrit à Hyatt au sujet des tendances explosives, disant que cela ne le dérangeait pas vraiment personnellement, mais que chaque homme dans son salon avait immédiatement tiré une arme au son.
Le procédé utilisé par Hyatt pour fabriquer les boules de billard, breveté en 1881, consistait à placer la masse de nitrocellulose dans un sac en caoutchouc, qui était ensuite placé dans un cylindre de liquide et chauffé.
Une pression a été appliquée au liquide dans le cylindre, ce qui a entraîné une compression uniforme sur la masse de nitrocellulose, la comprimant en une sphère uniforme à mesure que la chaleur vaporisait les solvants.
La balle a ensuite été refroidie et tournée pour former une sphère uniforme.
À la lumière des résultats explosifs, ce processus a été appelé la « méthode du pistolet Hyatt ».

La nitrocellulose est un produit qui a trouvé de nombreuses utilisations dans la vie de tous les jours.
La forme physique des nitrocelluloses peut varier considérablement des fibres blanches aux feuilles minces en passant par un liquide épais.
La nitrocellulose est utilisée pour tout fabriquer, de la poudre à canon sans fumée aux fusibles étanches dans la pyrotechnie, les encres, les adhésifs, les vernis, les résines, les revêtements de laque, les sections d'enrobage en microscopie, la photographie, l'électrotechnique, la galvanoplastie et même certains plastiques, tels que ceux utilisés dans le ping. -balles de pong.
La nitrocellulose peut être un plastique blanc, jaune ou transparent, qui peut être de cassant à flexible.
La nitrocellulose peut avoir des propriétés allant d'un plastique solide et résistant à un matériau explosif instable de classe B (hautement inflammable, explosif lorsqu'il est confiné), toutes déterminées par la teneur en azote.
D'autres utilisations actuelles incluent la fabrication de membranes qui sont utilisées pour immobiliser l'ADN, l'ARN ou la protéine, qui peuvent ensuite être sondés avec une séquence ou un anticorps marqué (tests Western blot), l'enrobage microscopique, les électrotechniques, les protecteurs cutanés, les microfiltres et autres.
La nitrocellulose continue d'être utilisée dans la photographie, la fabrication de laques, de cuirs vernis et naturels, de perles artificielles, de gravure de procédé et de ciments.

NOM IUPAC :

nitrate de cellulose

SYNONYMES :

pyroxyle.
nitrocoton.
pyroxyline.
coton canon.
ester de cellulose.
cordite.
celluloïd.
nitrate de cellulose.