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硝化纤维素,又名纤维素硝酸酯,属硝酸酯类,呈白色或微黄色棉絮状,溶于丙酮。为纤维素与硝酸酯化反应的产物。硝酸纤维素是用精制棉浓硝酸浓硫酸酯化反应而得。

中文名:硝化纤维素 [1]

外文名:Nitrocellulose;Cellulose nitrate [2]

别 名:纤维素硝酸酯 硝酸纤维素硝基纤维素硝化棉火棉胶硝化纤维

化学式:(C6H7N3O11)

nCAS登录号:9004-70-0

熔 点:160 至 170 ℃

水溶性:不溶

外 观:白色或微黄色棉絮状

应 用:用于油墨皮革各种硝基漆胶帽打字蜡纸等 [3]

简介

硝酸纤维素是用途最广的纤维素酯类之一,硝酸纤维素的工业生产较纤维素的其他酯类要早。1832年就利用浓硝酸处理棉花木材纸张等制得 纤维素硝酸酯;在1845年就已采用含硝酸和硫酸的硝化混合物处理纤维素;从1869年起硝酸纤维素被应用在塑料(赛璐珞)生产中;从1886年开始就制造无烟火药;在1884-1890年,最早的制造人造丝的方法出现后,硝酸纤维素就改用作原料。 [4]

性质

硝酸纤维素是一种白色或微黄色纤维状聚合物,无臭、无味,耐水、耐稀酸、耐弱碱和各种油类。不溶于水,溶于酯、丙酮等有机溶剂。

其机械性能取决于分子的大小,较高分子质量的CN制成的膜有较大的弹性,降低分子质量,膜会变脆,它们的抗拉强度会下降。因为它们的微晶结构,硝酸纤维素膜是光学各向异性的,在偏振光中的颜色变化与CN的氮含量有关。含11.4%N的CN呈暗红色,含12.0% -12.6%的CN为蓝色到绿色,含11.5% -11. 8%的CN呈黄色。CN的折射率为1.51,最大光投射达到313nm。暴露在太阳光,尤其是紫外光下,对硝纤膜有不利影响,会使它发黄变脆。溶剂、软化剂树脂可加速或阻止发黄。

分类

纤维素的3个羟基可全部或部分被硝酸酯化,不同的硝化度与下列理论含氮量有关。含氮量为10.8%-12.6%的硝酸纤维素适合作为腊克的棉原料,含氮量大于12.3%的只适合作为炸药

醇溶性CN(A型):含氮量约为10. 9% -11.3% ,在醇类、脂类和酮类中迅速溶解。中等溶解度CN(AM型):含氮量约11.4% -11.7%,在酯类、酮类中溶解,与醇有优异的掺合性或可混性。酯溶性CN(E型):作为腊克棉用含氮量是11.89 -12.2%,含氨量大于13. 7%是作为火棉用,能迅速溶于酯类、酮类和乙二醇醚类中。

市场现状

纤维素是用精制棉与浓硝酸和浓硫酸酯化反应而得到的。掌握混酸比例、温度可制得含氮量不同的品种。

硝化棉有军用和民用两大应用领域。军用部分主要集中在兵器火炸药行业生产。民用部分用于涂料赛璐珞人造纤维油墨电影胶片化妆品等多种领域。

硝化棉的全球市场情况是:欧美市场萎缩,亚洲市场尤其是中国市场发展快速。但是全球硝化棉的生产能力已经大于市场需求,产能过剩。中国是硝化棉的消费大国,同时也是该产品的生产大国,国内的硝化棉厂家也在纷纷扩大产能,国内的生产能力也已经过剩在这种情况下,未来的市场竞争将会十分激烈。

生产工艺

工艺

1. 硝化

将经筛选剔除杂质、棉籽而干燥好的脱脂的棉纤维绒分小块投人混酸中,加量不宜过多,以混酸能将棉绒淹没又可以便于翻动为适。然后将该容器浸在25℃-34℃的恒温水浴中加热升温,同时将容器中的棉绒轻轻翻动反应,后进行检查。检查时取出硝化棉少许,用水清洗至呈中性,再用酒精洗净,挤干附着的酒精,分别加入丙酮醇醚混合液(1:3) 中,如均能完全溶解,即表示硝化完全;如均不溶,则表示硝化不完全;如只溶于丙酮,则表示硝化已过。

2. 洗涤干燥

硝化完成后取出用清水充分洗涤干净,直至洗液呈中性为止,并用蓝石蕊试纸检查。然后用纸吸去水分,挤干。在低温下(30℃左右)干燥,即得白色(微黄)透明的硝化棉。

注意问题

1.要严格控制硝酸浓度及硝化时间,以保证生产物符合要求。

2. 在生产时火棉易燃易爆,干燥时应避火贮存。

3. 完全硝化纤维索绒需用比重1.41的浓硝酸,不用比重1.51的发烟硝酸。 影响编辑

一、健康危害

侵入途径:吸入。

健康危害:硝化棉本身对健康基本无害。

二、环境影响

危险特性:暴露在空气中能自燃。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂和大多数有机胺接触能发生强烈反应,引起燃烧或爆炸。通常加乙醇丙酮或水作润湿剂,润湿剂干燥后,容易发生火灾。

燃烧(分解)产物:一氧化碳二氧化碳氮氧化物

泄漏应急处理编辑

一、泄漏应急处理

隔离泄漏污染区,周围设警告标志,切断火源。建议应急处理人员戴好防毒面具,穿相应的工作服。使用无火花工具收集于密闭容器中作好标记,等待处理或在保证安全情况下,就地焚烧。如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃。

二、防护措施

工程控制:密闭操作,局部排风。

呼吸系统防护:空气中浓度较高时,佩带防尘口罩

眼睛防护:戴安全防护眼镜

防护服:穿工作服。

手防护:必要时戴防护手套。

其它:工作现场禁止吸烟进食饮水。工作后,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。

三、急救措施

皮肤接触:用流动清水冲洗。

眼睛接触:用流动清水冲洗。

吸入:脱离现场。

灭火方法:雾状水二氧化碳泡沫砂土 [5]

主要用途

(1)含氮量高的俗称火棉,用以制造无烟火药;含氮量低的俗称胶棉,用以制造喷漆人造革胶片塑料等。 [6]

(2)用于制文教用品日常生活用品仪表标牌等。 [7]

(3)用于油墨皮革各种硝基漆胶帽打字蜡纸等。

(4)用于制药工业摄影底片照像底片皮革的制造。

视频

一秒钟把自己烧的渣都不剩?硝化纤维素乐高?网友:确实快


参考文献

  1. [李先栓.高中化学创新实验课程:东北师范大学出版社,2011.06:240]
  2. [张国顺.民用爆炸物品及安全:国防工业出版社,2007.10:243-244]
  3. [中国化工信息中心,中化信富邦信息技术有限公司.中国化工产品目录 上 2001/2002版:石油工业出版社,2001.10:542]
  4. [张力田,罗志刚.碳水化合物化学 第2版:中国轻工业出版社,2013.07:411]
  5. | .pubchem,引用日期2017-05-19
  6. [中华书局辞海编辑所.辞海试行本 第16分册 工程技术:中华书局辞海编辑所,1961.10]
  7. [中国化工信息中心,中化信富邦信息技术有限公司.中国化工产品目录 2000 第9版 上:石油工业出版社,2000.07:403]