คุณสมบัติของไนโตรเซลลูโลส

ไนโตรเซลลูโลสผลิตโดยกรดไนตริกทำปฏิกิริยากับเซลลูโลส ไนโตรเซลลูโลสไม่เป็นพิษแต่ไวไฟสูง จัดเป็นวัตถุระเบิดเมื่อมีไนโตรเจนเกิน 12.6 เปอร์เซ็นต์ ใช้ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ไนโตรเซลลูโลสเป็นสารเคมีอเนกประสงค์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ปริมาณไนโตรเจนที่แตกต่างกันในสูตรต่างๆ ช่วยให้สามารถใช้ไนโตรเซลลูโลสในการผลิตยา สี แล็คเกอร์ พลาสติก วัตถุระเบิด และสารขับเคลื่อน

ไนโตรเซลลูโลสเป็นสารประกอบระเบิดที่เกิดจากปฏิกิริยาของเซลลูโลสและกรดไนตริก หรือสารไนเตรตที่แรงอื่นๆ ไนโตรเซลลูโลสสามารถปรากฏเป็นเนื้อแข็งคล้ายฝ้ายเมื่อแห้ง เป็นของเหลวใสถึงกึ่งของแข็งเมื่อละลายในแอลกอฮอล์ อะซิโตน หรือส่วนผสมอีเทอร์-แอลกอฮอล์ ไนโตรเซลลูโลสในรูปแบบไนโตรเจนต่ำสามารถละลายได้ในอะซิโตนและส่วนผสมของอีเทอร์-แอลกอฮอล์ รูปแบบที่ระเบิดได้และมีไนโตรเจนสูงสามารถละลายได้ในอะซิโตน แต่ไม่สามารถละลายได้ในส่วนผสมของอีเทอร์-แอลกอฮอล์ ไนโตรเซลลูโลสมีจุดวาบไฟ 12.7 องศาเซลเซียส (55 องศาฟาเรนไฮต์) และอุณหภูมิจุดติดไฟได้เองที่ 170 องศาเซลเซียส (338 องศาฟาเรนไฮต์)

ลักษณะของไนโตรเซลลูโลสแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มาของเซลลูโลส ความแรงของกรดที่ทำปฏิกิริยา อุณหภูมิของปฏิกิริยา เวลาของปฏิกิริยา และอัตราส่วนกรดต่อเซลลูโลส ปริมาณไนโตรเจนตั้งแต่ 10 ถึง 14 เปอร์เซ็นต์ สามารถผลิตได้โดยการควบคุมส่วนประกอบและสภาวะของปฏิกิริยา ความแปรผันของปริมาณไนโตรเจนทำให้แต่ละสูตรมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน ไนโตรเซลลูโลสที่มีไนโตรเจนต่ำกว่าร้อยละ 12.3 ใช้สำหรับแลคเกอร์ สารเคลือบ และหมึกพิมพ์ ปริมาณไนโตรเจนที่สูงกว่า 12.6 เปอร์เซ็นต์ถือเป็นวัตถุระเบิด

ไนโตรเซลลูโลสเป็นของแข็งที่ติดไฟได้และมีอันตรายจากการระเบิดในระดับปานกลาง ในสภาพที่แห้ง การสัมผัสกับความร้อนหรือสารออกซิไดซ์อย่างแรงอาจก่อให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้รุนแรงได้ ไนโตรเซลลูโลสเปียกแสดงลักษณะการติดไฟของตัวทำละลายที่มันอยู่ คล้ายกับน้ำมันเบนซิน ไนโตรเซลลูโลสแสดงความเป็นพิษต่ำ

ไนโตรเซลลูโลสใช้ในวัตถุระเบิด จรวดจรวด แล็กเกอร์ กระดาษแฟลช ดินปืนไร้ควัน แต่งหนัง เป็นฐานหมึกพิมพ์ เคลือบ ผ้าเข้าเล่ม, ฟิล์มทดสอบในห้องปฏิบัติการ, ลูกปิงปอง, ยาและเซลลูลอยด์ที่ใช้สำหรับการเอ็กซเรย์ในระยะแรก, ฟิล์มถ่ายภาพและภาพยนตร์ ผสมกับไนโตรกลีเซอรีน ไนโตรเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารระเบิดและจรวด พื้นผิวรถยนต์ที่มีความมันวาวสูงมักทำด้วยแล็กเกอร์ไนโตรเซลลูโลส สารประกอบ W® ประกอบด้วยไนโตรเซลลูโลสเพื่อขนส่งกรดซาลิไซลิกที่ใช้รักษาหูด

ไนโตรเซลลูโลสถูกค้นพบโดย Henri Braconnot นักเคมีชาวฝรั่งเศสในปี 1832 เขาสร้างสารประกอบโดยการรวมกรดไนตริกกับเส้นใยไม้หรือแป้ง ไนโตรเซลลูโลสเป็นวัตถุระเบิดที่ไม่เสถียร น้ำหนักเบา และติดไฟได้ ในปี ค.ศ. 1846 Christian Shönbein นักเคมีชาวเยอรมัน-สวิสได้ค้นพบวิธีการสังเคราะห์ไนโตรเซลลูโลสที่ง่ายกว่า เขาเผลอทำกรดไนตริกเข้มข้นหกใส่โต๊ะ เขาใช้ผ้ากันเปื้อนผ้าฝ้ายเพื่อทำความสะอาดที่หก เขาแขวนผ้ากันเปื้อนไว้บนเตาให้แห้ง เมื่อแห้ง ผ้ากันเปื้อนจะกระพริบและระเบิด Shönbein กลั่นกระบวนการเพื่อแช่ผ้าฝ้ายในส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริก กรดไนตริก (2HNO3) เปลี่ยนเซลลูโลส (C6H10O5) เป็นเซลลูโลสไนเตรต (C6H8(NO2)2O5) และน้ำ กรดซัลฟิวริกถูกเติมเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำที่ก่อตัวจากการเจือจางกรดไนตริก ล้างสำลีในน้ำเพื่อหยุดปฏิกิริยาและทำให้แห้งอย่างช้าๆ ที่ 100oC (212oF) เพื่อป้องกันการจุดไฟ นี่เป็นวิธีการสังเคราะห์ไนโตรเซลลูโลสที่โดดเด่น ไนโตรเซลลูโลสที่ผลิตด้วยวิธีนี้สามารถใช้เป็นสารระเบิดได้ มันมีพลังมากกว่าดินปืนในฐานะจรวด ถึงกระนั้น มันก็มีความอ่อนไหวสูงและจัดการได้ยาก นักเคมีชาวอังกฤษได้ปรับปรุงการสังเคราะห์ไนโตรเซลลูโลสเพื่อลดความไวในการจับ ในปี 1889 Eastman Kodak ใช้ไนโตรเซลลูโลสเพื่อสร้างฐานฟิล์มที่ยืดหยุ่นได้ ภาพยนตร์เรื่องนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับเอ็กซเรย์ อันตรายจากการเผาไหม้ที่เคยมีมานำไปสู่การเปลี่ยนฟิล์มนี้ในปี 1933 ไนโตรเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารเคลือบสำหรับลูกบิลเลียดเมื่องาช้างเริ่มขาดแคลนในปี ค.ศ. 1920 การใช้ลูกบิลเลียดเหล่านี้หยุดลงหลังจากที่พบว่ามีสารไวไฟสูงและระเบิดได้ในบางกรณี