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又稱纖維素硝酸酯 。呈微黃色,外觀像纖維。它的分子式是C6H7O2(ONO2)a(OH)3-an,其中a為酯化度,n為聚合度。習慣上用含氮量百分數代表酯化程度。

1簡介

硝酸纖維素(英文:nitrocellulose)
簡稱NC。俗稱硝化纖維素,為纖維素與硝酸酯化反應的產物。以棉纖維為原料的硝酸纖維素稱為硝化棉。硝酸纖維素是一種白色纖維狀聚合物,耐水、耐稀酸、耐弱鹼和各種油類。聚合度不同,其強度亦不同,但都是熱塑性物質。在陽光下易變色,且極易燃燒。在生產加工、包裝、貯運和銷售、使用中都要注意安全。
硝酸纖維素濾膜

  硝酸纖維素濾膜

2發展過程

1832年由法國人H.布拉孔諾用濃硝酸與木材或棉花相作用而製得。1846年C.F.舍恩拜因使用硝-硫混酸制出了硝酸纖維素,並對其性能進行了研究。發現它的威力比黑火藥大2~3倍,可以用于軍事。當時只用作炸藥,由於它燃燒太快,安定性問題又未解決,爆炸事故頻繁。硝化棉的外觀與棉花相似,保持有明顯的纖維結構。後來採用造紙工業用的細斷機將其切碎,經乾燥后即得白色粉末狀的硝化棉,當時仍只能作為爆破用藥。
炸膠的故事
1873年,諾貝爾在一次實驗時割破了手,他隨手拿起含氮量比較低的硝酸纖維素敷住了傷口,一個大膽的念頭冒出:用硝化甘油與之混合。他立刻動手,把一份火棉溶於九份硝化甘油中。通過這次實驗,他得到了一種爆炸力很強的膠狀物—炸膠。
玻璃纖維的由來
法國化學家別涅迪克做實驗時,有個燒瓶掉在地上裂而不碎。他很好奇又一時找不到答案,就將燒瓶上標籤,註明問題,保存起來。一天,他偶然看到報道說,有兩輛客車相撞司機和乘客都被擋風玻璃碎片划傷。他立刻聯想到那個燒瓶,經過化驗,發現燒瓶曾盛過硝酸纖維素溶液,這種溶液蒸發后留下一層無色透明的薄膜,牢牢地黏附在瓶壁上起到了保護作用。由此發明了玻璃纖維。

3纖維素分類

根據纖維素的結構,每個環最多只能引入三個硝酸酯基團。硝酸酯基團引入的多少決定了硝酸纖維素的性質和用途。其表徵方法通常是用含氮量和代表聚合度的粘度。含氮量13%以上的稱為強棉,可用於製造火藥;含氮量12.6%的稱為膠棉,用於製造爆膠(即硝酸纖維素溶解於硝化甘油中而形成的膠體)和代那邁特(見工業炸藥);含氮量為8%~12%稱為弱棉,可用於製造電影膠片(見支持體)、賽璐珞和硝基清漆等。中國是採用每克硝酸纖維素完全分解所釋放的氧化氮氣體毫升數進行分類的。

4生產過程

硝酸纖維素的安定處理
硝酸纖維素的生產是將疏鬆乾燥后的精製棉通過投棉斗,由加熱器加熱並在烘乾器烘乾,再用混酸噴洒浸潤,在酯化器(即硝化器)中獲得硝酸纖維素,經驅酸機使其與酸分離,再經水洗后,依次進行預煮、酸煮、鹼煮以除去殘酸及不安定的物質。然後,在細斷機上切斷、打漿並進一步清洗、中和以除去纖維內所含的殘酸。調整產品到略呈鹼性。最後,將各批產品在混合機內混合,再經過除渣除鐵、濃縮、脫水。脫水后的硝酸纖維素含水分不得低於32%,以保證貯存和運輸中的安全。
注意事項
1.有實驗表明受硝酸侵蝕而老化的塑料(硝酸的瓶塞免疫)會極其嚴重的阻礙硝化反應,所以反應過程中避免接觸塑料。
2.硝酸會腐蝕橡膠,避免接觸橡膠製品。
3.凡士林及石墨也可起安定作用,但由於均勻添加方法不清,所以暫不考慮。
4.由於硝化后棉花會保持原有形態(紙張的強度則會有明顯下降),所以在添加硝酸鉀及二苯胺的時候要考慮到溶液受到重力影響而導致的分佈不均。
5.二苯胺嚴禁見日光,會變藍。其他晾乾步驟儘可能採用風乾,不要晒乾,如要長期儲存則嚴禁晒乾。
6.硝酸鉀為消焰劑,並使殘渣減少,可以不添加,二苯胺為安定劑,有低毒,不要長期接觸皮膚,若不長期存放可不添加。
7.保存用的塑料瓶可以在瓶塞上墊保鮮膜增強密封性。
8.由於用該法製造的硝化棉可能會在存放中釋放出微量酸性物質,建議不要使用金屬容器存放,鐵鏽還會加速硝化纖維素的自分解反應。
9.注意通風,酸液的濺灑問題。
10.在少數情況下反應中會出現局部溫度過高而導致酸液沸騰,並釋放出二氧化氮,嚴重時會導致反應容器炸裂,注意反應容器不要放在危險物品旁邊,最好放在水槽中或瓷磚地上,一旦過熱,立即通風並遠離,待反應結束后再處理。可嘗試將酸液先冷卻,再加入要硝化物,並延長硝化時間。
11.反應廢酸可以用擠壓法提取,用來生產低硝化度的硝化棉,可以做導火線用,洗去的廢酸會對下水道系統產生腐蝕,尤其是水龍頭,池子下的下水管等金屬物品。
12.碳酸鈉濃度,煮的時間,反應時間,硝酸鉀濃度均為個人實驗結果,二苯胺添加量借用軍用火藥標準添加量,這些數據可以優化調整。
13.不要將,乙二醇,甘油,澱粉等物硝化,其反應冷卻條件過於苛刻,極易發生爆炸。
14.木製品會受到混酸腐蝕,並使混酸染黃,但不會被過快碳化,對硝化棉的保存影響不明顯,從溶液中取硝化棉時也可用木筷。
15.油脂對反應的影響不清。
16.一定要充分晾乾,不要用衛生紙把水吸干,這樣做無法吸出纖維間細微的水,纖維素無法點燃。
17.硝化棉屬於易燃易爆品,法律上嚴禁個人非法製造或持有。
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