Vlastnosti nitrocelulózy

Nitrocelulóza se vyrábí kyselinou dusičnou reagující s celulózou. Nitrocelulóza je netoxická, ale vysoce hořlavá. Je klasifikován jako výbušnina, pokud obsah dusíku překročí 12,6 procenta. Nitrocelulóza, používaná od 19. století, je víceúčelová chemická látka používaná v mnoha průmyslových odvětvích. Různý obsah dusíku v různých formulacích umožňuje použití nitrocelulózy ve farmaceutických přípravcích, barvách, lacích, plastech, výbušninách a pohonných látkách

Nitrocelulóza je výbušná sloučenina vyrobená reakcí celulózy a kyseliny dusičné nebo jiného silného nitračního činidla. Nitrocelulóza se po vysušení může jevit jako kašovitá pevná látka podobná bavlně. Je to čirá kapalina až polopevná látka, je-li rozpuštěna v alkoholu, acetonu nebo směsi etheru a alkoholu. Nitrocelulóza s nízkým obsahem dusíku je rozpustná v acetonu a směsi etheru a alkoholu. Výbušná forma s vysokým obsahem dusíku je rozpustná v acetonu, ale ne ve směsích etheru a alkoholu. Nitrocelulóza má bod vzplanutí 12,7 ° C (55 ° F) a teplotu samovznícení 170 ° C (338 ° F).

Vlastnosti nitrocelulózy se liší podle zdroje celulózy, síly zreagované kyseliny, teploty reakce, doby reakce a poměru kyseliny k celulóze. Obsah dusíku, který se pohybuje od 10 do 14 procent, lze vyrobit kontrolou složek a podmínek reakce. Rozdíly v obsahu dusíku dávají každé formulaci odlišné vlastnosti. Nitrocelulóza s dusíkem pod 12,3 procenta se používá pro laky, nátěry a inkousty. Obsah dusíku nad 12,6 procenta je považován za výbušninu.

Nitrocelulóza je hořlavá pevná látka a představuje mírné nebezpečí výbuchu. V suchém stavu představuje vystavení teplu nebo silným oxidačním činidlům extrémní nebezpečí požáru. Mokrá nitrocelulóza vykazuje vlastnosti hořlavosti rozpouštědla, ve kterém je, podobně jako benzín. Nitrocelulóza vykazuje nízkou toxicitu.

Nitrocelulóza se používá ve výbušninách, raketových pohonných hmotách, lacích, bleskových papírech, bezdýmném střelném prachu, povrchové úpravě kůže, jako základna tiskařské barvy, v povlacích knihařské plátno, v laboratorních testovacích filmech, v ping-pongových koulích, ve farmaceutických výrobcích a v celuloidu používané pro rané rentgenové, fotografické a filmové filmy. Ve směsi s nitroglycerinem se nitrocelulóza používá jako trhací prostředek a raketový pohon. Vysoce lesklé automobilové povrchové úpravy se často vyrábějí s nitrocelulózovým lakem. Sloučenina W® obsahuje nitrocelulózu, která nese kyselinu salicylovou používanou k léčbě bradavic.

Nitrocelulózu objevil francouzský chemik Henri Braconnot v roce 1832. Sloučeninu formuloval kombinací kyseliny dusičné s dřevěnými vlákny nebo škrobem. Nitrocelulóza byla nestabilní, lehká a hořlavá výbušnina. V roce 1846 objevil německo-švýcarský chemik Christian Shönbein jednodušší způsob syntézy nitrocelulózy. Náhodně vylil koncentrovanou kyselinu dusičnou na stůl. K odstranění úniku použil bavlněnou zástěru. Zástěru pověsil na kamna, aby uschla. Po vyschnutí zástěra zableskla a explodovala. Shönbein rafinoval postup namáčení bavlny ve směsi kyseliny dusičné a sírové. Kyselina dusičná (2HNO3) přeměňuje celulózu (C6H10O5) na dusičnan celulózy (C6H8 (NO2) 2O5) a vodu. Byla přidána kyselina sírová, aby se zabránilo tvorbě vody zředění kyseliny dusičné. Bavlna byla opláchnuta ve vodě k zastavení reakce a pomalu sušena při 100 ° C (212 ° F), aby se zabránilo vznícení. Toto byla převládající metoda syntézy nitrocelulózy. Takto vyrobená nitrocelulóza by mohla být použita jako trhací prostředek. Bylo to silnější než střelný prach jako pohonná látka. Přesto to bylo velmi citlivé a těžko zvládnutelné. Britští chemici rafinovali syntézu nitrocelulózy, aby snížili její citlivost při manipulaci. V roce 1889 Eastman Kodak použil nitrocelulózu k vytvoření pružného filmového základu. Tento film byl používán hlavně pro rentgenové záření. Stále přítomné nebezpečí spalování vedlo k nahrazení tohoto filmu v roce 1933. Nitrocelulóza byla použita jako povlak na kulečníkové koule, když se ve 20. letech stala slonovina vzácnou. Používání těchto kulečníkových koulí bylo zastaveno poté, co se zjistilo, že jsou vysoce hořlavé a za určitých okolností výbušné.