Nitrocellulose wordt geproduceerd door salpeterzuur te reageren met cellulose. Nitrocellulose is niet giftig maar licht ontvlambaar. Het wordt geclassificeerd als explosief wanneer het stikstofgehalte hoger is dan 12,6 procent. Nitrocellulose, dat al sinds de 19e eeuw wordt gebruikt, is een chemische stof voor veelvuldig gebruik die in veel industrieën wordt gebruikt. Dankzij het verschillende stikstofgehalte in verschillende formuleringen kan nitrocellulose worden gebruikt in farmaceutische producten, verf, lakken, kunststoffen, explosieven en drijfgassen
De feiten
Nitrocellulose is een explosieve verbinding die wordt geproduceerd door de reactie van cellulose en salpeterzuur, of een ander sterk nitrerend middel. Nitrocellulose kan verschijnen als een brijachtige, katoenachtige vaste stof als het droog is. Het is een heldere tot halfvaste vloeistof wanneer het wordt opgelost in alcohol, aceton of een ether-alcoholmengsel. De stikstofarme vorm van nitrocellulose is oplosbaar in aceton en een ether-alcoholmengsel. De explosieve, stikstofrijke vorm is oplosbaar in aceton, maar niet in ether-alcoholmengsels. Nitrocellulose heeft een vlampunt van 12,7 graden C (55 graden F) en een zelfontbrandingstemperatuur van 170 graden C (338 graden F).
Soorten nitrocellulose
De kenmerken van nitrocellulose variëren afhankelijk van de bron van cellulose, de sterkte van het gereageerde zuur, de reactietemperatuur, de reactietijd en de verhouding zuur tot cellulose. Stikstofgehalte, variërend van 10 tot 14 procent, kan worden geproduceerd door de componenten en reactieomstandigheden te regelen. Variaties in stikstofgehalte geven verschillende kenmerken aan elke formulering. Nitrocellulose met stikstof onder 12,3 procent wordt gebruikt voor lakken, coatings en inkten. Stikstofgehalte van meer dan 12,6 procent wordt als explosief beschouwd.
Waarschuwing
Nitrocellulose is een ontvlambare vaste stof en vormt een matig explosiegevaar. In droge toestand vormt blootstelling aan hitte of sterke oxidatiemiddelen een extreem brandgevaar. Natte nitrocellulose vertoont de ontvlambaarheidskenmerken van het oplosmiddel waarin het zich bevindt, vergelijkbaar met benzine. Nitrocellulose vertoont een lage toxiciteit.
Voordelen van nitrocellulose
Nitrocellulose wordt gebruikt in explosieven, raketstuwstof, lak, flitspapier, rookloos buskruit, leerafwerking, als drukinktbasis, in coating boekbinddoek, in laboratoriumtestfilms, in pingpongballen, in farmaceutica en in celluloid gebruikt voor vroege röntgen-, foto- en filmfilm. Vermengd met nitroglycerine wordt nitrocellulose gebruikt als straalmiddel en als drijfgas voor raketten. Hoogglans autolakken worden vaak gemaakt met nitrocelluloselak. Compound W® bevat nitrocellulose om het salicylzuur te dragen dat wordt gebruikt om wratten te behandelen.
Geschiedenis van nitrocellulose
Nitrocellulose werd in 1832 ontdekt door de Franse chemicus Henri Braconnot. Hij formuleerde de verbinding door salpeterzuur te combineren met houtvezels of zetmeel. De nitrocellulose was een onstabiel, lichtgewicht, brandbaar explosief. In 1846 ontdekte een Duits-Zwitserse chemicus, Christian Shönbein, een eenvoudigere methode om nitrocellulose te synthetiseren. Hij morste per ongeluk geconcentreerd salpeterzuur op een tafel. Hij gebruikte een katoenen schort om de lekkage op te ruimen. Hij hing het schort aan een fornuis om te drogen. Toen het droog was, flitste het schort en explodeerde. Shönbein verfijnde het proces om katoen te weken in een mengsel van salpeter- en zwavelzuur. Salpeterzuur (2HNO3) zet cellulose (C6H10O5) om in cellulosenitraat (C6H8(NO2)2O5) en water. Zwavelzuur werd toegevoegd om te voorkomen dat het gevormde water het salpeterzuur zou verdunnen. Het katoen werd gespoeld in water om de reactie te stoppen en langzaam gedroogd bij 100oC (212oF) om ontbranding te voorkomen. Dit was de overheersende methode van nitrocellulosesynthese. De op deze manier geproduceerde nitrocellulose zou als straalmiddel kunnen worden gebruikt. Het was krachtiger dan buskruit als drijfgas. Toch was het zeer gevoelig en moeilijk te hanteren. Britse chemici verfijnden de synthese van nitrocellulose om de gevoeligheid ervan tijdens het hanteren te verminderen. In 1889 gebruikte Eastman Kodak nitrocellulose om een flexibele filmbasis te formuleren. Deze film werd voornamelijk gebruikt voor röntgenfoto's. Het altijd aanwezige gevaar van verbranding leidde in 1933 tot de vervanging van deze film. Nitrocellulose werd gebruikt als coating voor biljartballen toen ivoor schaars werd in de jaren 1920. Het gebruik van deze biljartballen werd stopgezet nadat werd ontdekt dat ze licht ontvlambaar en in sommige gevallen explosief waren.