La nitrocellulosa è prodotta dall'acido nitrico che reagisce con la cellulosa. La nitrocellulosa non è tossica ma è altamente infiammabile. È classificato come esplosivo quando il contenuto di azoto supera il 12,6%. Utilizzata dal 19° secolo, la nitrocellulosa è una sostanza chimica multiuso impiegata in molti settori. Il diverso contenuto di azoto in varie formulazioni consente l'utilizzo della nitrocellulosa in prodotti farmaceutici, vernici, lacche, plastica, esplosivi e propellenti
I fatti
La nitrocellulosa è un composto esplosivo prodotto dalla reazione di cellulosa e acido nitrico o altro forte agente nitrante. La nitrocellulosa può apparire come un solido polposo simile al cotone quando è secca. È un liquido da limpido a semisolido quando disciolto in alcool, acetone o una miscela etere-alcol. La forma a basso contenuto di azoto della nitrocellulosa è solubile in acetone e una miscela etere-alcol. La forma esplosiva ad alto contenuto di azoto è solubile in acetone, ma non nelle miscele etere-alcool. La nitrocellulosa ha un punto di infiammabilità di 12,7 gradi C (55 gradi F) e una temperatura di autoaccensione di 170 gradi C (338 gradi F).
Tipi di nitrocellulosa
Le caratteristiche della nitrocellulosa variano a seconda della fonte di cellulosa, della forza dell'acido reagito, della temperatura di reazione, del tempo di reazione e del rapporto acido/cellulosa. Il contenuto di azoto, variabile dal 10 al 14%, può essere prodotto controllando i componenti e le condizioni di reazione. Le variazioni del contenuto di azoto conferiscono caratteristiche diverse a ciascuna formulazione. La nitrocellulosa con azoto inferiore al 12,3% viene utilizzata per lacche, rivestimenti e inchiostri. Il contenuto di azoto superiore al 12,6% è considerato un esplosivo.
avvertimento
La nitrocellulosa è un solido infiammabile e presenta un moderato rischio di esplosione. Allo stato secco, l'esposizione al calore o a forti ossidanti rappresenta un rischio di incendio estremo. La nitrocellulosa umida presenta le caratteristiche di infiammabilità del solvente in cui si trova, simile alla benzina. La nitrocellulosa mostra una bassa tossicità.
Benefici della nitrocellulosa
La nitrocellulosa è utilizzata negli esplosivi, nel propellente per razzi, nella lacca, nella carta flash, nella polvere da sparo senza fumo, nella finitura della pelle, come base di inchiostro da stampa, nel rivestimento tela da legatoria, nelle pellicole per prove di laboratorio, nelle palline da ping-pong, nei prodotti farmaceutici e nella celluloide utilizzata per i primi raggi X, foto e film. Miscelata con nitroglicerina, la nitrocellulosa viene utilizzata come agente esplosivo e propellente per razzi. Le finiture automobilistiche lucide sono spesso realizzate con lacca nitrocellulosica. Compound W® contiene nitrocellulosa per trasportare l'acido salicilico usato per trattare le verruche.
Storia della nitrocellulosa
La nitrocellulosa fu scoperta dal chimico francese Henri Braconnot nel 1832. Ha formulato il composto combinando l'acido nitrico con fibre di legno o amido. La nitrocellulosa era un esplosivo instabile, leggero e combustibile. Nel 1846, un chimico svizzero-tedesco, Christian Shönbein, scoprì un metodo più semplice per sintetizzare la nitrocellulosa. Ha rovesciato accidentalmente acido nitrico concentrato su un tavolo. Ha usato un grembiule di cotone per ripulire la fuoriuscita. Ha appeso il grembiule su una stufa ad asciugare. Una volta asciutto, il grembiule lampeggiò ed esplose. Shönbein ha affinato il processo per immergere il cotone in una miscela di acido nitrico e solforico. L'acido nitrico (2HNO3) converte la cellulosa (C6H10O5) in nitrato di cellulosa (C6H8(NO2)2O5) e acqua. L'acido solforico è stato aggiunto per impedire all'acqua formata di diluire l'acido nitrico. Il cotone è stato risciacquato in acqua per fermare la reazione ed essiccato lentamente a 100oC (212oF) per prevenire l'accensione. Questo era il metodo predominante di sintesi della nitrocellulosa. La nitrocellulosa così prodotta potrebbe essere utilizzata come agente abrasivo. Era più potente della polvere da sparo come propellente. Tuttavia, era molto sensibile e difficile da gestire. I chimici britannici hanno raffinato la sintesi della nitrocellulosa per ridurne la sensibilità durante la manipolazione. Nel 1889, Eastman Kodak utilizzò la nitrocellulosa per formulare una base di pellicola flessibile. Questo film è stato utilizzato principalmente per i raggi X. L'onnipresente pericolo di combustione ha portato alla sostituzione di questo film nel 1933. La nitrocellulosa è stata utilizzata come rivestimento per le palle da biliardo quando l'avorio è diventato scarso negli anni '20. L'uso di queste palle da biliardo è stato interrotto dopo che sono state scoperte essere altamente infiammabili e, in alcune circostanze, esplosive.