НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА

НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА

Номер CAS: 9004-70-0
EC / LIST NO: 682-719-5

Нитроцеллюлоза (также известная как нитрат целлюлозы, флеш-бумага, флеш-хлопок, пушечный хлопок, пироксилин и флеш-шнур, в зависимости от формы) представляет собой легковоспламеняющееся соединение, образующееся при нитровании целлюлозы под воздействием смеси азотной и серной кислот.
Одно из первых основных применений нитроцеллюлозы было в качестве пушечного хлопка, замены пороха в качестве топлива в огнестрельном оружии.
Нитроцеллюлоза также использовалась для замены пороха в качестве взрывчатого вещества низкого порядка в горнодобывающей и других областях.

Нитроцеллюлоза со спиртом выглядит как белое твердое вещество, смешанное с этанолом или другим растворителем с образованием суспензии.
Смесь динитратов и тринитрата целлюлозы.
Воздействие тепла может привести к испарению растворителя, оставляя остаток, который подвержен самоускоряющемуся разложению и может взорваться, если он ограничен или присутствует в больших количествах.
Рассматривайте как взрывчатое вещество.
При сгорании выделяет токсичные оксиды азота.

Раствор пироксилина представляет собой раствор в абсолютном этаноле или другом органическом растворителе нитрата целлюлозы (нитроцеллюлозы), который содержит 11,5-12,3% азота (что соответствует неполному нитрованию целлюлозы).
Растворитель может испариться, если раствор пролить, оставив пластиковую пленку, которая легко воспламеняется и очень сильно горит.
При сгорании выделяет токсичные оксиды азота. Используется в автомобильных лаках и различных покрытиях.

Нитроцеллюлоза (NC), также называемая нитратом целлюлозы, является старейшим термопластом.
Нитроцеллюлоза была изобретена Александром Парксом в 1855 году, а затем поступила в продажу под торговыми марками Parkesine, Xylonite и Celluloid.
Нитроцеллюлоза синтезируется путем взаимодействия волокон целлюлозы с водным раствором азотной и серной кислоты.
Средняя степень нитрования будет зависеть от содержания воды, состава ванны, времени погружения и условий реакции.
НК с примерно двумя нитратными группами на повторяющуюся единицу глюкозы часто выбирают в пластмассах и лаках.
Во взрывчатых веществах используется более высокое содержание нитратов.

Пластмассы, изготовленные из NC, обладают превосходными механическими свойствами, включая высокую ударопрочность, но обладают плохой атмосферостойкостью и термостойкостью и не устойчивы к разбавленным кислотам и основаниям, но нерастворимы и стабильны в воде и неполярных растворителях.
Для достижения желаемых свойств часто добавляют другие добавки, такие как камфора, красители, стабилизаторы и наполнители.

Нитроцеллюлоза легко воспламеняется, что делает ее слишком опасной для многих применений.
Сегодня NC в основном используется в качестве недорогого связующего в таких продуктах, как краски для (флексографической) печати, быстросохнущие лаки, эмали с нанесенным покрытием и адгезивы.
В некоторых из этих применений NC модифицируется (реагирует) с другими смолами, такими как алкидные и аминосмолы.
Разбавление другими ингредиентами, такими как камфора, значительно снижает воспламеняемость NC. Эта смесь называется целлулоидом.
Нитроцеллюлоза используется для ручки перьевых ручек, инструментов и кистей; для оправ для очков; и в прошлом для кинофильмов.

Нитроцеллюлоза является основным сырьем для всех топлив и горючих компонентов, а также используется для производства гражданских взрывчатых веществ.
Нитроцеллюлоза - это нитратный эфир целлюлозы, получаемый при взаимодействии нитрующих кислот (состоящих из азотной и серной кислот) с очищенным хлопковым линтом.
Нитроцеллюлоза поставляется либо влажной, либо спиртованной.

Нитроцеллюлоза (также называемая нитратом целлюлозы) обычно используется в красках, лаках, лаках для дерева, бумаги и металла, чернилах для печати на упаковке и в производстве целлулоида.
При комнатной температуре чистая нитроцеллюлоза представляет собой бело-желтое твердое вещество с запахом эфира.
Однако промышленная нитроцеллюлоза обычно не продается в чистом виде, а увлажняется водой и органическими растворителями, такими как изопропиловый спирт, сложные эфиры, кетоны или простые эфиры гликоля.
Демпфированная нитроцеллюлоза может быть твердой или жидкой, в зависимости от количества используемого демпфирующего агента.

Эти продукты образуют пленку просто за счет испарения растворителей.
Базовые покрытия из нитроцеллюлозы используются в качестве наполнителей, а финишные покрытия из нитроцеллюлозы используются, когда требуется особый внешний вид.
Финишные покрытия можно разделить на матовые, с низким блеском, глянцевые и высокоглянцевые.
Они обладают быстросохнущими свойствами, твердостью поверхности, удобоукладываемостью, простотой нанесения, отличным сцеплением и привлекательным декоративным видом, а также исключительно гладкой пленкой.
Простое разбавление - это все, что требуется для легкого нанесения на системы покрытий как с открытыми, так и с закрытыми порами с использованием целого ряда различных систем нанесения с превосходными эстетическими результатами.
Их использование действительно подчеркивает естественные качества используемой древесины: действительно, они очень популярны для покрытия изысканной старинной мебели и сложных предметов, что в конечном итоге обеспечивает бесконечное множество эстетических решений.

Нитроцеллюлоза или нитрат целлюлозы - производное целлюлозы.
Нитроцеллюлоза используется в косметике исключительно как пленкообразующий агент при лаке и уходе за ногтями.
Нитроцеллюлоза присутствует в растениях в большом количестве.
Нитроцеллюлоза нитрируется (первоначально азотной кислотой, но сегодня для ускорения превращения используется смесь серной кислоты и азотной кислоты) с образованием сложного эфира, нитроцеллюлозы, которую затем обрабатывают спиртом или водой и продают в виде влажного порошка.

В 1832 году Анри Браконно обнаружил, что азотная кислота в сочетании с крахмалом или древесными волокнами дает легкий горючий взрывчатый материал, который он назвал ксилоидином.
Несколько лет спустя, в 1838 году, другой французский химик, Теофиль-Жюль Пелуз (учитель Асканио Собреро и Альфреда Нобеля), относился к бумаге и картону таким же образом.

Примерно в 1846 году немецко-швейцарский химик Кристиан Фридрих Шёнбейн открыл более практичный состав.
Работая на кухне в своем доме в Базеле, он пролил смесь азотной кислоты (HNO3) и серной кислоты (H2SO4) на кухонный стол.
Он взял ближайшую ткань, хлопковый фартук, и вытер его.
Он повесил фартук на дверцу печи, чтобы он просох, и как только он высох, вспыхнула вспышка, и фартук загорелся.
Его метод приготовления был первым, кто получил широкое распространение.
Метод заключался в погружении одной части тонкого хлопка в 15 частей равной смеси серной и азотной кислот.
Через две минуты вату удаляли и промывали холодной водой, чтобы установить уровень этерификации и удалить весь остаток кислоты.
Затем хлопок медленно сушили при температуре ниже 40 ° C (104 ° F).

По совпадению, третий химик, профессор из Брауншвейга Ф. Дж. Отто также произвел пушечный хлопок в 1846 году и первым опубликовал этот процесс, к большому разочарованию Шёнбейна и Бёттгера.

Патентные права на производство пушкового хлопка были получены John Hall & Son в 1846 году, а год спустя промышленное производство взрывчатого вещества началось на специально построенной фабрике Marsh Works в Фавершеме, Кент.
Производственный процесс не был должным образом понят, и были приняты некоторые меры безопасности.
В результате серьезного взрыва в июле погибло почти два десятка рабочих, что привело к немедленному закрытию завода.
Производство гункоттона прекращено более чем на 15 лет, пока не будет разработана более безопасная процедура.

Британский химик Фредерик Огастес Абель разработал первый безопасный процесс производства пушкового хлопка, который он запатентовал в 1865 году.
Время промывки и сушки нитроцеллюлозы было увеличено до 48 часов и повторено восемь раз.
Кислотную смесь заменили на две части серной кислоты на одну часть азотной.
Нитрование можно контролировать, регулируя концентрацию кислоты и температуру реакции.
Нитроцеллюлоза растворима в смеси этанола и эфира до тех пор, пока концентрация азота не превысит 12%.
Растворимую нитроцеллюлозу или ее раствор иногда называют коллодием.

Гункоттон, содержащий более 13% азота (иногда называемый нерастворимой нитроцеллюлозой), был приготовлен путем длительного воздействия горячих концентрированных кислот для ограниченного использования в качестве взрывчатого вещества или для боеголовок подводного оружия, такого как морские мины и торпеды.
Безопасное и устойчивое производство пушечного хлопка началось на Королевских пороховых заводах Уолтем-Абби в 1860-х годах, и этот материал быстро стал доминирующим взрывчатым веществом, став стандартом для военных боеголовок, хотя он оставался слишком мощным для использования в качестве топлива.
В конечном итоге были приготовлены более стабильные и медленно горящие смеси коллодиев с использованием менее концентрированных кислот при более низких температурах для бездымного пороха в огнестрельном оружии.
Первый практичный бездымный порох из нитроцеллюлозы для огнестрельного оружия и артиллерийских боеприпасов был изобретен французским химиком Полем Вьей в 1884 году.

Жюль Верн с оптимизмом смотрел на развитие производства хлопка.
Он несколько раз упоминал это вещество в своих романах.
Его авантюристы носили огнестрельное оружие, в котором использовалось это вещество.
В его «С Земли на Луну» пушечный хлопок использовался для запуска снаряда в космос.

Нитроцеллюлоза - один из наиболее энергоемких полимеров, играющих важную роль во многих жизненно важных приложениях.
Нитроцеллюлоза зарекомендовала себя, поскольку она была обнаружена случайно, и до сих пор является новаторским материалом с прекрасными свойствами, который можно без сбоев использовать в различных областях.
В этой обзорной статье мы подробно рассмотрим нитроцеллюлозу: ее химическую структуру и свойства, передовые способы обнаружения и содержание азота, синтез некоторых ее форм и различные формы применения.
Мы выяснили, что нитроцеллюлоза является одним из материалов, характеристики которых готовы к постоянному улучшению, что дает обнадеживающие результаты.

Нитроцеллюлоза, блочная, мокрая, с содержанием спирта не менее 25% выглядит как белое твердое вещество.
Смесь динитратов и тринитрата целлюлозы и этанола.
Воздействие тепла может привести к испарению растворителя, оставляя остаток, который подвержен самоускоряющемуся разложению и может взорваться, если он ограничен или присутствует в больших количествах.
Рассматривайте как взрывчатое вещество.
При сгорании выделяет токсичные оксиды азота.

В процессе используется смесь азотной и серной кислот для превращения целлюлозы в нитроцеллюлозу.
Качество целлюлозы важно. Гемицеллюлоза, лигнин, пентозаны и минеральные соли дают низшие нитроцеллюлозы.
Говоря точным химическим языком, нитроцеллюлоза - это не нитросоединение, а сложный эфир нитрата.
Повторяющаяся единица глюкозы (ангидроглюкоза) в целлюлозной цепи имеет три группы ОН, каждая из которых может образовывать сложный эфир нитрата.
Таким образом, нитроцеллюлоза может обозначать мононитроцеллюлозу, динитроцеллюлозу и тринитроцеллюлозу или их смесь.
С меньшим количеством ОН-групп, чем в исходной целлюлозе, нитроцеллюлозы не объединяются за счет водородных связей.
Всеобъемлющим следствием является то, что нитроцеллюлоза растворима в органических растворителях, таких как ацетон и сложные эфиры.
Большинство лаков готовят из динитрата, тогда как взрывчатые вещества в основном представляют собой тринитрат.

Химическое уравнение образования тринитрата:

3 HNO3 + C6H7 (OH) 3O2 H2SO4 → C6H7 (ONO2) 3O2 + 3 H2O
Выход составляет около 85%, потери связаны с полным окислением целлюлозы до щавелевой кислоты.

Основное применение нитрата целлюлозы - производство взрывчатых веществ, лаков и целлулоида.
Взрывоопасные приложения обсуждаются ниже.
Что касается лаков, нитроцеллюлоза легко растворяется в органических растворителях, которые при испарении оставляют бесцветную прозрачную гибкую пленку.

Поскольку сухая нитроцеллюлоза чувствительна к нагреванию и ударам, демпфированная нитроцеллюлоза не должна высыхать.
Емкость должна быть плотно закрыта, когда она не используется, чтобы предотвратить испарение демпфирующего агента, и открываться только тогда, когда содержимое готово к использованию.
Каждый раз следует использовать все содержимое контейнера.
Количество нитроцеллюлозы, хранящейся в зоне обработки, не должно превышать количества, незамедлительно необходимого для одной рабочей смены.
Не подвергайте нитроцеллюлозу воздействию прямых солнечных лучей, ударов или трения.
Не допускайте контакта с кислотами, щелочами, аминами или окислителями.
Это может привести к его поломке или даже к возгоранию.
Всегда используйте инструменты и материалы из цветных металлов при открытии и закрытии контейнеров с нитроцеллюлозой.
Эти инструменты могут быть из меди, латуни, бронзы или дерева.
Не следует использовать инструменты из пластмассы, поскольку они могут вырабатывать статическое электричество.
Инструменты и оборудование также должны быть взрывозащищенными.
Защитите все оборудование для смешивания и обработки нитроцеллюлозы от статического электричества, заземлив все металлические части.
Заземлите все контейнеры перед переносом нитроцеллюлозы.

Мембранные фильтры, изготовленные из сетки нитроцеллюлозных нитей с различной пористостью, используются в лабораторных процедурах для удержания частиц и улавливания клеток в жидких или газообразных растворах и, наоборот, для получения фильтрата без частиц.
Предметное стекло из нитроцеллюлозы, нитроцеллюлозная мембрана или нитроцеллюлозная бумага - это липкая мембрана, используемая для иммобилизации нуклеиновых кислот в саузерн-блотах и ​​северных блотах.
Нитроцеллюлоза также используется для иммобилизации белков в вестерн-блоттинге и атомно-силовой микроскопии из-за ее неспецифического сродства к аминокислотам.
Нитроцеллюлоза широко используется в качестве вспомогательного средства в диагностических тестах, при которых происходит связывание антиген-антитело, например, в тестах на беременность, U-альбуминовых тестах и ​​CRP.
Ионы глицина и хлора делают перенос белка более эффективным.
В 1846 году было обнаружено, что нитрованная целлюлоза растворима в эфире и спирте.
Раствор получил название коллодий и вскоре стал использоваться в качестве повязки для ран.
Нитроцеллюлоза все еще используется сегодня для местного нанесения на кожу, например для жидкой кожи, и для нанесения салициловой кислоты, активного ингредиента в составном средстве для удаления бородавок.
Адольф Ноэ разработал метод очистки угольных шариков с использованием нитроцеллюлозы.
В 1851 году Фредерик Скотт Арчер изобрел процесс влажного коллодия в качестве замены альбумина в ранних фотографических эмульсиях, связывая светочувствительные галогениды серебра со стеклянной пластиной.
Флеш-бумаги фокусников - это листы бумаги или ткани, сделанные из нитроцеллюлозы, которые почти мгновенно горят яркой вспышкой, не оставляя пепла.
В качестве носителя для одноразовых криптографических блокнотов они делают удаление блокнота полным, безопасным и эффективным.
В радоновых тестах для травления альфа-треков используется нитроцеллюлоза.
Для космических полетов нитроцеллюлоза использовалась Copenhagen Suborbitals в нескольких миссиях в качестве средства удаления компонентов ракеты / космической капсулы и развертывания систем восстановления.
Однако после нескольких миссий и полетов выяснилось, что он не обладает желаемыми взрывчатыми свойствами в условиях, близких к вакууму.
В 2014 году спускаемый аппарат для комет Philae не смог развернуть свои гарпуны из-за того, что 0,3 грамма нитроцеллюлозных силовых зарядов не сработали во время приземления.
Нитроцеллюлозный лак использовался для отделки гитар и саксофонов большую часть 20-го века и до сих пор используется в некоторых современных приложениях.
Краска, произведенная (среди прочего) DuPont, также использовалась для автомобилей с теми же цветовыми кодами, что и многие гитары, включая бренды Fender и Gibson, хотя она вышла из моды по ряду причин:

загрязнение, а также то, как лак со временем желтеет и трескается.
Нитроцеллюлозный лак также использовался в качестве смазки для самолетов, наносился на покрытые тканью самолеты для уплотнения и обеспечения защиты материала, но его в значительной степени вытеснили альтернативные целлюлозы и другие материалы.
Нитроцеллюлоза используется для покрытия игральных карт и для скрепления скоб в офисных степлерах.
Лак для ногтей изготавливается из нитроцеллюлозного лака, он недорогой, быстро сохнет и не повреждает кожу.
Нитроцеллюлозный лак наносится методом центрифугирования на алюминиевые или стеклянные диски, затем на токарном станке вырезается канавка для изготовления разовых пластинок фонографа, используемых в качестве мастеров для прессования или для игры в танцевальных клубах.
Их называют ацетатными дисками.
В зависимости от производственного процесса нитроцеллюлоза этерифицируется в разной степени.
Мячи для настольного тенниса, медиаторы и некоторые фотопленки имеют довольно низкий уровень этерификации и сравнительно медленно горят, оставляя некоторое количество обугленных остатков.
Гункоттон, растворенный примерно на 25% в ацетоне, образует лак, используемый на предварительных этапах отделки древесины для получения твердого покрытия с глубоким блеском.
Нитроцеллюлоза обычно является первым слоем, который наносится, шлифуется, а за ним следуют другие покрытия, которые связываются с ней.

Мяч для настольного тенниса, изготовленный из нитроцеллюлозы (целлулоида)
Из-за своей взрывной природы не все применения нитроцеллюлозы были успешными.
В 1869 году, когда браконьеры почти полностью истребили слонов, индустрия бильярда предложила приз в размере 10 000 долларов США тому, кто придумал лучшую замену бильярдным шарам из слоновой кости.
Джон Уэсли Хаятт создал победившую замену, которую он создал с новым изобретенным им материалом, названным камфорной нитроцеллюлозой - первым термопластом, более известным как целлулоид.
Изобретение недолго пользовалось популярностью, но шары Хаятт были чрезвычайно легковоспламеняющимися, и иногда части внешней оболочки взрывались при ударе.
Владелец бильярдного салона в Колорадо написал Хаятту о взрывных тенденциях, сказав, что он не особо возражает лично, кроме того факта, что каждый человек в его салоне сразу же вытащил пистолет на звук.
Процесс, используемый Hyatt для производства бильярдных шаров, запатентованный в 1881 году, включал помещение массы нитроцеллюлозы в резиновый мешок, который затем помещался в цилиндр с жидкостью и нагревался.
К жидкости в цилиндре прилагалось давление, что приводило к равномерному сжатию нитроцеллюлозной массы, сжимая ее в однородную сферу, поскольку тепло испаряло растворители.
Затем шар охлаждали и поворачивали, чтобы получилась однородная сфера.
В свете взрывоопасных результатов этот процесс был назван «методом пистолета Hyatt».

Нитроцеллюлоза - это продукт, нашедший множество применений в повседневной жизни.
Физическая форма нитроцеллюлоз может широко варьироваться от белых волокон до тонких листов и густой жидкости.
Нитроцеллюлоза используется для изготовления всего: от пороха для бездымного пистолета до водонепроницаемых предохранителей в пиротехнике, чернил, клеев, лаков, смол, лаковых покрытий, встраиваемых секций в микроскопии, фотографии, электротехнике, гальванопластике и даже некоторых пластмасс, таких как то, что используется в пинге. мячи для понга.
Нитроцеллюлоза может быть белым, желтым или прозрачным пластиком, который может быть от хрупкого до гибкого.
Нитроцеллюлоза может иметь свойства от прочного, стойкого пластика до нестабильного взрывчатого материала класса B (легковоспламеняющийся, взрывоопасный в замкнутом пространстве), все определяется содержанием азота.
Другие текущие применения включают создание мембран, которые используются для иммобилизации ДНК, РНК или белка, которые затем могут быть исследованы с помощью меченой последовательности или антитела (вестерн-блоттинг), встраивание микроскопии, электротехника, средства защиты кожи, микрофильтры и другие.
Нитроцеллюлоза по-прежнему используется в фотографии, производстве лаков, лакированной и натуральной кожи, искусственного жемчуга, гравировки и цемента.

НАЗВАНИЕ ИЮПАК:

нитрат целлюлозы

СИНОНИМЫ:

пироксилин.
нитрохлопок.
пироксилин.
пушечный хлопок.
сложный эфир целлюлозы.
кордит.
целлулоид.
нитрат целлюлозы.