Vlastnosti nitrocelulózy

Nitrocelulóza sa vyrába kyselinou dusičnou reagujúcou s celulózou. Nitrocelulóza je netoxická, ale veľmi horľavá. Je klasifikovaný ako výbušnina, ak obsah dusíka presahuje 12,6 percenta. Nitrocelulóza sa používa od 19. storočia a je viacúčelovou chemikáliou používanou v mnohých priemyselných odvetviach. Rôzny obsah dusíka v rôznych zloženiach umožňuje použitie nitrocelulózy vo farmaceutických výrobkoch, farbách, lakoch, plastoch, výbušninách a propelentoch

Nitrocelulóza je výbušná zlúčenina vyrobená reakciou celulózy a kyseliny dusičnej alebo iného silného nitračného činidla. Nitrocelulóza sa po vysušení môže javiť ako kašovitá pevná látka podobná bavlne. Je to číra kvapalina až polotuhá látka, ktorá sa rozpustí v alkohole, acetóne alebo zmesi éteru a alkoholu. Nitrocelulóza s nízkym obsahom dusíka je rozpustná v acetóne a zmesi éteru a alkoholu. Výbušná forma s vysokým obsahom dusíka je rozpustná v acetóne, nie však v zmesiach éter-alkohol. Nitrocelulóza má bod vzplanutia 12,7 ° C (55 stupňov F) a teplotu samovznietenia 170 stupňov C (338 stupňov F).

Vlastnosti nitrocelulózy sa líšia podľa zdroja celulózy, sily zreagovanej kyseliny, teploty reakcie, času reakcie a pomeru kyseliny k celulóze. Obsah dusíka, ktorý sa pohybuje od 10 do 14 percent, je možné vyrobiť riadením zložiek a podmienok reakcie. Zmeny v obsahu dusíka poskytujú každému prípravku odlišné vlastnosti. Nitrocelulóza s dusíkom nižším ako 12,3 percent sa používa na laky, nátery a farby. Obsah dusíka nad 12,6 percenta sa považuje za výbušninu.

Nitrocelulóza je horľavá tuhá látka a predstavuje mierne nebezpečenstvo výbuchu. V suchom stave predstavuje vystavenie teplu alebo silným oxidačným prostriedkom mimoriadne nebezpečenstvo požiaru. Mokrá nitrocelulóza vykazuje vlastnosti horľavosti rozpúšťadla, v ktorom je, podobne ako benzín. Nitrocelulóza vykazuje nízku toxicitu.

Nitrocelulóza sa používa vo výbušninách, raketových pohonných látkach, lakoch, bleskových papieroch, bezdymových strelných prachoch, povrchovej úprave kože ako základni tlačiarenských farieb pri povrchovej úprave knihárska tkanina, v laboratórnych testovacích filmoch, v pingpongových loptičkách, vo farmaceutických výrobkoch a v celuloide používaných na rané röntgenové, fotografické a filmové filmy. V zmesi s nitroglycerínom sa nitrocelulóza používa ako trhací prostriedok a raketový pohon. Automobilové povrchy s vysokým leskom sa často vyrábajú s nitrocelulózovým lakom. Zlúčenina W® obsahuje nitrocelulózu, ktorá prenáša kyselinu salicylovú používanú na ošetrenie bradavíc.

Nitrocelulózu objavil francúzsky chemik Henri Braconnot v roku 1832. Zlúčeninu formuloval kombináciou kyseliny dusičnej s drevenými vláknami alebo škrobom. Nitrocelulóza bola nestabilná, ľahká a horľavá výbušnina. V roku 1846 objavil nemecko-švajčiarsky chemik Christian Shönbein ľahšiu metódu syntézy nitrocelulózy. Náhodou vylial koncentrovanú kyselinu dusičnú na stôl. Na vyčistenie úniku použil bavlnenú zásteru. Zásteru zavesil na kachle, aby vyschol. Po vysušení zástera zablikala a vybuchla. Shönbein rafinoval postup namáčania bavlny v zmesi kyselín dusičnej a sírovej. Kyselina dusičná (2HNO3) premieňa celulózu (C6H10O5) na dusičnan celulózy (C6H8 (NO2) 2O5) a vodu. Pridala sa kyselina sírová, aby sa zabránilo tvorbe vody v zriedení kyseliny dusičnej. Bavlna bola premytá vodou na zastavenie reakcie a pomaly sušená pri 100 ° C (212 ° F), aby sa zabránilo vznieteniu. Toto bola prevládajúca metóda syntézy nitrocelulózy. Takto vyrobená nitrocelulóza by sa mohla použiť ako trhací prostriedok. Ako pohonná látka bola výkonnejšia ako strelný prach. Napriek tomu to bolo veľmi citlivé a ťažko zvládnuteľné. Britskí chemici rafinovali syntézu nitrocelulózy, aby znížili jej citlivosť pri manipulácii. V roku 1889 Eastman Kodak použil nitrocelulózu na vytvorenie pružného filmového základu. Tento film sa používal väčšinou na röntgenové lúče. Stále prítomné nebezpečenstvo horenia viedlo v roku 1933 k nahradeniu tohto filmu. Keď sa v 20. rokoch 20. storočia stala slonovina vzácnou, používala sa ako povlak na biliardové gule nitrocelulóza. Používanie týchto biliardových gúľ bolo zastavené potom, čo sa zistilo, že sú veľmi horľavé a za určitých okolností výbušné.