Nitrocelulozes īpašības

Nitrocelulozi iegūst, reaģējot ar celulozi, slāpekļskābi. Nitroceluloze nav toksiska, bet viegli uzliesmojoša. To klasificē kā sprāgstvielu, ja slāpekļa saturs pārsniedz 12,6 procentus. Lietota kopš 19. gadsimta, nitroceluloze ir daudzfunkcionāla ķīmiska viela, ko izmanto daudzās nozarēs. Dažāds slāpekļa saturs dažādos preparātos ļauj nitrocelulozi izmantot farmaceitiskos izstrādājumos, krāsās, lakās, plastmasās, sprāgstvielās un propelentos

Nitroceluloze ir sprādzienbīstams savienojums, kas iegūts, reaģējot celulozei un slāpekļskābei vai citam spēcīgam nitrāšanas aģentam. Nitroceluloze nožuvusi var parādīties kā mīksta, kokvilnai līdzīga cieta viela. Tas ir dzidrs šķidrums līdz puscietam, ja to izšķīdina spirtā, acetonā vai ētera un spirta maisījumā. Zema slāpekļa nitrocelulozes forma šķīst acetonā un ētera-spirta maisījumā. Sprādzienbīstama forma ar lielu slāpekļa saturu šķīst acetonā, bet ne ētera-spirta maisījumos. Nitrocelulozes uzliesmošanas temperatūra ir 12,7 grādi C (55 grādi F) un pašaizdegšanās temperatūra ir 170 grādi C (338 grādi F).

Nitrocelulozes īpašības mainās atkarībā no celulozes avota, reaģējušās skābes stipruma, reakcijas temperatūras, reakcijas laika un skābes un celulozes attiecības. Slāpekļa saturu, kas svārstās no 10 līdz 14 procentiem, var iegūt, kontrolējot reakcijas komponentus un apstākļus. Slāpekļa satura svārstības katram preparātam piešķir atšķirīgas īpašības. Nitrocelulozi ar slāpekli zem 12,3 procentiem izmanto lakām, pārklājumiem un tintēm. Slāpekļa saturs, kas pārsniedz 12,6 procentus, tiek uzskatīts par sprādzienbīstamu.

Nitroceluloze ir viegli uzliesmojoša cieta viela un rada mērenu sprādziena bīstamību. Sausā stāvoklī karstuma vai spēcīgu oksidētāju iedarbība rada ārkārtēju ugunsbīstamību. Mitrā nitroceluloze uzrāda šķīdinātāja uzliesmojamības īpašības, kurā tas atrodas, līdzīgi kā benzīnam. Nitrocelulozes toksicitāte ir zema.

Nitrocelulozi izmanto sprāgstvielās, raķešu degvielā, lakā, zibspuldzē, bezdūmu šaujampulverī, ādas apdarei kā apdrukas tintes pamatnei, pārklājumā grāmatu iesiešanas audums, laboratorijas testēšanas filmās, galda tenisa bumbiņās, farmaceitiskajos preparātos un celuloidā, ko izmanto agrīnām rentgena, foto un filmu filmām. Sajaucot ar nitroglicerīnu, nitrocelulozi izmanto kā spridzināšanas un raķešu propelentu. Augstas spīduma automobiļu apdari bieži veic ar nitrocelulozes laku. Savienojums W® satur nitrocelulozi salicilskābes pārnēsāšanai, ko lieto kārpu ārstēšanai.

Nitrocelulozi 1832. gadā atklāja franču ķīmiķis Anrī Brakonnots. Viņš formulēja savienojumu, apvienojot slāpekļskābi ar koksnes šķiedrām vai cieti. Nitroceluloze bija nestabila, viegla, viegli uzliesmojoša sprāgstviela. 1846. gadā vācu un šveiciešu ķīmiķis Kristians Šēnbeins atklāja vieglāku nitrocelulozes sintezēšanas metodi. Viņš nejauši uz galda izlēja koncentrētu slāpekļskābi. Lai iztīrītu noplūdi, viņš izmantoja kokvilnas priekšautu. Viņš pakāra priekšautu uz plīts, lai nožūtu. Izžuvis, priekšauts pazibēja un uzsprāga. Šenbeins šo procesu pilnveidoja līdz kokvilnas mērcēšanai slāpekļa un sērskābes maisījumā. Slāpekļskābe (2HNO3) pārvērš celulozi (C6H10O5) celulozes nitrātā (C6H8 (NO2) 2O5) un ūdenī. Pievienoja sērskābi, lai novērstu izveidotā ūdens atšķaidīšanu slāpekļskābē. Kokvilna tika izskalota ūdenī, lai apturētu reakciju, un lēnām žāvēta 100oC (212oF) temperatūrā, lai novērstu aizdegšanos. Šī bija dominējošā nitrocelulozes sintēzes metode. Šādi iegūto nitrocelulozi varētu izmantot kā spridzināšanas līdzekli. Tas bija jaudīgāks par šaujampulveri. Tomēr tas bija ļoti jutīgs un grūti apstrādājams. Britu ķīmiķi uzlaboja nitrocelulozes sintēzi, lai samazinātu tās jutīgumu apstrādes laikā. 1889. gadā Eastman Kodak izmantoja nitrocelulozi, lai izveidotu elastīgu plēves pamatni. Šo filmu galvenokārt izmantoja rentgena stariem. Pastāvīgais degšanas risks noveda pie šīs plēves nomaiņas 1933. gadā. Nitroceluloze tika izmantota kā pārklājums biljarda bumbiņām, kad 1920. gados ziloņkaula kļuva par maz. Šo biljarda bumbiņu lietošana tika pārtraukta pēc tam, kad tika atklāts, ka tās ir viegli uzliesmojošas un dažos gadījumos sprādzienbīstamas.