Базы данных
База данных понятий
Сложные эфиры целлюлозы общей ф-лы [C6H7O2(OH)3-x(ONO2)x]n. Твердые волокнистые в-ва белого цвета. Степень этерификации х, или степень замещения (СЗ), изменяется в диапазоне 0-3; ее рассчитывают, исходя из содержания азота [N] (% по массе) по ф-ле: СЗ = 3,6[N]/31,1 - [N]). В зависимости от СЗ различают следцющие основные виды технических нитратов целлюлозы: коллоксилин (10,7-12,2% N), пироксилин № 2 (12,2-12,5% N), пироксилин № 1 (13,0—13,5% N). Степень полимеризации n нитратов целлюлозы колеблется в широких пределах: от 150 до 3500 (мол. м. 38,5-500 тыс.).
Основные свойства: теплота взрыва около 3600 кДж/кг, скорость детонации 7,3 км/с (при плотности 1,2 г/см3); чувствительность к удару 5-10% (груз 2 кг, высота падения 25 см). Плотность нитратов целлюлозы незначительно зависит от содержания N; например, для коллоксилина, содержащего 11,8-12,2% N, плотность 1,58-1,65 г/см3. Температуры плавления нитратов целлюлозы лежат выше температур разложения; водопоглощение и показатель преломления для нитратов целлюлозы, содержащих, например, 11,8-12,2% N, составляют соответственно 2-3% и 1,51.
Растворимость нитратов целлюлозы в различных растворителях зависит от СЗ. Низкозамещенные нитраты (0,5-2% N) растворимы при комнатной температуре только в 6%-ном р-ре NaOH, при содержании 9-11% N - в этаноле. Нитраты целлюлозы, содержащие 11,0-12,7% (СЗ 2,0-2,5), растворимы в кетонах, сложных эфирах (напр., этилацетате), фурфуроле, диоксане, циклогексаноне, бутилцеллозольве и других; универсальным растворителем нитратов целлюлозы, содержащих 10,5-14,4% N (СЗ 1,8-3,0), служит ацетон. Нитраты целлюлозы с любой СЗ не растворимы в воде и неполярных растворителях (напр., в бензоле, ССl4). Нитраты целлюлозы не устойчивы к действию кислот (разб. минеральные к-ты вызывают медленную денитрацию) и щелочей (омыляют и разрушают, особенно спиртовые р-ры).
Нестабилизированные нитраты целлюлозы обладают малой атмосферостойкостью и очень низкой термической стабильностью; в обычных условиях безводные нитраты разлагаются менее чем через 3 месяца. При нагревании нитраты целлюлозы подвергаются деструкции уже при 40-60 С, причем скорость разложения быстро возрастает с повышением температуры и в присутствии кислот и щелочей. Термическое разложение нитратов целлюлозы - самоускоряющийся процесс, а при быстром нагревании возможны вспышка (для нитратов целлюлозы, увлажненных спиртами, т. всп. 13 °С) и взрыв. Температура воспламенения зависит от скорости подвода теплоты: при медленном нагревании - 190 С, при быстром - от 160-170 до 141 °С. Энергия активации термического распада и тепловой эффект термического разложения на воздухе нитратов целлюлозы составляют соответственно 119-142 МДж/моль и 3,15 МДж/кг. Введение стабилизаторов (напр., дифениламина) повышает атмосферо- и термостойкость нитратов целлюлозы.
Для получения нитратов целлюлозы применяют облагороженную хлопковую целлюлозу. После разрыхления и сушки ее нитруют в специальных аппаратах (нитраторах) или центрифугах при 30-45 С смесью серной и азотной кислот. После нитрования полученный продукт отфильтровывают от кислотной смеси, многократно промывают холодной водой, разбавленным раствором соды и снова водой, затем отжимают и хранят при содержании воды 20-35%. При необходимости нитраты целлюлозы обезвоживают спиртом. Наряду с описанным периодическим известны непрерывные способы производства нитратов целлюлозы.
Области применения нитратов целлюлозы зависят от содержания в них азота. Коллоксилин используют в произодствах нитроцеллюлозных пластмасс (этролов), целлулоида, нитролаков, нитроэмалей, бездымного пороха, динамита и других взрывчатых веществ, для желатинизации нитроглицерина; пироксилины - в произ-ве бездымного пороха. Основной недостаток нитратов целлюлозы - высокая горючесть (т. воспл. и т. самовоспл. 141 °С), что ограничивает возможности их применения.