Die Eigenschaften von Nitrocellulose

Nitrocellulose wird durch die Reaktion von Salpetersäure mit Cellulose hergestellt. Nitrocellulose ist ungiftig, aber hochentzündlich. Es wird als explosiv eingestuft, wenn der Stickstoffgehalt 12,6 Prozent überschreitet. Nitrocellulose wird seit dem 19. Jahrhundert verwendet und ist eine vielseitig verwendbare Chemikalie, die in vielen Industrien eingesetzt wird. Unterschiedlicher Stickstoffgehalt in verschiedenen Formulierungen ermöglicht den Einsatz von Nitrocellulose in Pharmazeutika, Farben, Lacken, Kunststoffen, Sprengstoffen und Treibmitteln

Nitrocellulose ist eine explosive Verbindung, die durch die Reaktion von Cellulose und Salpetersäure oder einem anderen starken Nitrierungsmittel entsteht. Nitrocellulose kann im trockenen Zustand als breiiger, baumwollartiger Feststoff erscheinen. Es ist eine klare Flüssigkeit bis halbfest, wenn es in Alkohol, Aceton oder einem Ether-Alkohol-Gemisch gelöst wird. Die stickstoffarme Form der Nitrocellulose ist in Aceton und einem Ether-Alkohol-Gemisch löslich. Die explosive, stickstoffreiche Form ist in Aceton löslich, jedoch nicht in Ether-Alkohol-Gemischen. Nitrocellulose hat einen Flammpunkt von 12,7 °C (55 °F) und eine Selbstentzündungstemperatur von 170 °C (338 °F).

Die Eigenschaften von Nitrocellulose variieren entsprechend der Cellulosequelle, der Stärke der reagierten Säure, der Reaktionstemperatur, der Reaktionszeit und dem Verhältnis von Säure zu Cellulose. Ein Stickstoffgehalt, der von 10 bis 14 Prozent variiert, kann durch Kontrolle der Komponenten und Reaktionsbedingungen erzeugt werden. Variationen im Stickstoffgehalt verleihen jeder Formulierung unterschiedliche Eigenschaften. Nitrocellulose mit Stickstoff unter 12,3 Prozent wird für Lacke, Beschichtungen und Tinten verwendet. Stickstoffgehalte über 12,6 Prozent gelten als explosiv.

Nitrocellulose ist ein brennbarer Feststoff und stellt eine mäßige Explosionsgefahr dar. Im trockenen Zustand stellt die Einwirkung von Hitze oder starken Oxidationsmitteln eine extreme Brandgefahr dar. Feuchte Nitrocellulose weist die Brennbarkeitseigenschaften des Lösungsmittels auf, in dem sie sich befindet, ähnlich wie Benzin. Nitrocellulose weist eine geringe Toxizität auf.

Nitrozellulose wird in Sprengstoffen, Raketentreibstoff, Lack, Blitzpapier, rauchfreiem Schießpulver, Lederveredelung, als Druckfarbenbasis, in Beschichtungen verwendet Buchbindertücher, in Labortestfilmen, in Tischtennisbällen, in Pharmazeutika und in Zelluloid für frühe Röntgen-, Foto- und Filmfilme. Vermischt mit Nitroglycerin wird Nitrocellulose als Sprengmittel und Raketentreibstoff verwendet. Hochglänzende Autolacke werden oft mit Nitrozelluloselack hergestellt. Compound W® enthält Nitrozellulose, um die Salicylsäure zu tragen, die zur Behandlung von Warzen verwendet wird.

Nitrocellulose wurde 1832 vom französischen Chemiker Henri Braconnot entdeckt. Er formulierte die Verbindung, indem er Salpetersäure mit Holzfasern oder Stärke kombinierte. Die Nitrozellulose war ein instabiler, leichter, brennbarer Sprengstoff. 1846 entdeckte der deutsch-schweizerische Chemiker Christian Shönbein eine einfachere Methode zur Synthese von Nitrocellulose. Er verschüttete aus Versehen konzentrierte Salpetersäure auf einem Tisch. Er benutzte eine Baumwollschürze, um die Verschüttung aufzuwischen. Er hängte die Schürze zum Trocknen an einen Herd. Nach dem Trocknen blitzte die Schürze auf und explodierte. Shönbein verfeinerte das Verfahren, um Baumwolle in einer Mischung aus Salpeter- und Schwefelsäure zu tränken. Salpetersäure (2HNO3) wandelt Cellulose (C6H10O5) in Cellulosenitrat (C6H8(NO2)2O5) und Wasser um. Schwefelsäure wurde zugegeben, um zu verhindern, dass das gebildete Wasser die Salpetersäure verdünnte. Die Baumwolle wurde in Wasser gespült, um die Reaktion zu stoppen, und langsam bei 100 °C (212 °F) getrocknet, um eine Entzündung zu verhindern. Dies war die vorherrschende Methode der Nitrocellulose-Synthese. Die so hergestellte Nitrozellulose könnte als Strahlmittel verwendet werden. Es war stärker als Schießpulver als Treibmittel. Dennoch war es hochsensibel und schwer zu handhaben. Britische Chemiker verfeinerten die Nitrocellulosesynthese, um ihre Empfindlichkeit bei der Handhabung zu verringern. Im Jahr 1889 verwendete Eastman Kodak Nitrozellulose, um eine flexible Filmbasis zu formulieren. Dieser Film wurde hauptsächlich für Röntgenaufnahmen verwendet. Die allgegenwärtige Verbrennungsgefahr führte dazu, dass dieser Film 1933 ersetzt wurde. Nitrozellulose wurde als Beschichtung für Billardkugeln verwendet, als Elfenbein in den 1920er Jahren knapp wurde. Die Verwendung dieser Billardkugeln wurde eingestellt, nachdem festgestellt wurde, dass sie leicht entzündlich und unter Umständen explosiv waren.