硝化纖維素

纖維素與硝酸酯化反應的產物

硝化纖維素又名硝化棉、棉體火棉膠等,屬硝酸酯類。為纖維素與硝酸酯化反應的產物。硝酸纖維素是用精製棉與濃硝酸和濃硫酸酯化反應而得。掌握混酸比例、溫度可製得含氮量不同的品種。硝化纖維素有軍用和民用兩大應用領域。通常加乙醇、丙酮或水作潤濕劑,潤濕劑乾燥后,容易發生火災。凝膠滲透色譜法(GPC)對雙帶火藥中的硝化纖維素(NC)、硝化甘油(NG)和中充劑的分離測定;張國安,第六次全國色譜學術報告會文集,1987年。建議應急處理人員戴好防毒面具,穿上相應的工作服。

簡介


性質

硝酸纖維素是一種白色或微黃色纖維狀聚合物,無臭、無味,耐水、耐稀酸、耐弱鹼和各種油類。不溶於水,溶於酯、丙酮等有機溶劑。
其機械性能取決於分子的大小,較高分子質量CN製成的膜有較大的彈性,降低分子質量,膜會變脆,它們的抗拉強度會下降。因為它們的微晶結構,硝酸纖維素膜是光學各向異性的,在偏振光中的顏色變化與CN的氮含量有關。含11.4%N的CN呈暗紅色,含12.0%-12.6%的CN為藍色到綠色,含11.5%-11.8%的CN呈黃色。CN的折射率為1.51,最大光投射達到313nm。暴露在太陽光,尤其是紫外光下,對硝纖膜有不利影響,會使它發黃變脆。溶劑、軟化劑和樹脂可加速或阻止發黃。

理化常數

國標編號:41031
分子式:C12H17(ONO2)3O7~C12H14(ONO2)6O7
外觀與性狀:白色或微黃色,呈棉絮狀或纖維狀,無臭無味。
分子量:459.28~594.28
閃點:12.78℃
熔點:160~170℃
溶解性:不溶於水,溶於酯、丙酮
密度:相對密度(水=1)1.66
穩定性:穩定
危險標記:8(易燃固體)
主要用途:用於生產賽璐珞、影片、漆片炸藥等。

分類


纖維素的3個羥基可全部或部分被硝酸酯化,不同的硝化度與下列理論含氮量有關。含氮量為10.8%-12.6%的硝酸纖維素適合作為臘克的棉原料,含氮量大於12.3%的只適合作為炸藥。
醇溶性CN(A型):含氮量約為10.9%-11.3%,在醇類脂類酮類中迅速溶解。中等溶解度CN(AM型):含氮量約11.4%-11.7%,在酯類、酮類中溶解,與醇有優異的摻合性或可混合性。酯溶性CN(E型):作為臘克棉用含氮量是11.89-12.2%,含氨量大於13.7%是作為火棉用,能迅速溶於酯類、酮類和乙二醇醚類中。

市場現狀


硝酸纖維素是用途最廣的纖維素酯類之一,硝酸纖維素的工業生產較纖維素的其他酯類要早。1832年就利用濃硝酸處理棉花、木材紙張等製得纖維素硝酸酯;在1845年就已採用含硝酸和硫酸的硝化混合物處理纖維素;從1869年起硝酸纖維素被應用在塑料(賽璐珞)生產中;從1886年開始就製造無煙火藥;在1884-1890年,最早的製造人造絲的方法出現后,硝酸纖維素就改用作原料。
硝化棉有軍用和民用兩大應用領域。軍用部分主要集中在兵器火炸藥行業生產。民用部分用於塗料、賽璐珞、人造纖維、油墨、電影膠片、化妝品等多種領域。
硝化棉的全球市場情況是:歐美市場萎縮,亞洲市場尤其是中國市場發展快速。但是全球硝化棉的生產能力已經大於市場需求,產能過剩。中國是硝化棉的消費大國,同時也是該產品的生產大國,國內的硝化棉廠家也在紛紛擴大產能,國內的生產能力也已經過剩在這種情況下,未來的市場競爭將會十分激烈。

生產工藝


工藝

1.硝化
將經篩選剔除雜質、棉籽而乾燥好的脫脂的棉纖維絨分小塊投入混酸中,加量不宜過多,以混酸能將棉絨淹沒又可以便於翻動為適。然後將該容器浸在25℃-34℃的恆溫水浴中加熱升溫,同時將容器中的棉絨輕輕翻動反應,後進行檢查。檢查時取出硝化棉少許,用水清洗至呈中性,再用酒精洗凈,擠干附著的酒精,分別加入丙酮及醇醚混合液(1:3)中,如均能完全溶解,即表示硝化完全;如均不溶,則表示硝化不完全;如只溶於丙酮,則表示硝化已過。
2.洗滌乾燥
硝化完成後取出用清水充分洗滌乾淨,直至洗液呈中性為止,並用藍石蕊試紙檢查。然後用紙吸去水分,擠干。在低溫下(30℃左右)乾燥,即得白色(微黃)透明的硝化棉。

注意問題

1.要嚴格控制硝酸濃度及硝化時間,以保證生產物符合要求。
2.在生產時火棉易燃易爆,乾燥時應避火貯存。
3.完全硝化纖維索絨需用比重1.41的濃硝酸,不用比重1.51的發煙硝酸

對環境影響

健康危害
侵入途徑:吸入。
硝化棉本身對健康基本無害。

危險特性


毒理學資料
危險特性:暴露在空氣中能自燃。遇明火、高熱極易燃燒爆炸。與氧化劑和大多數有機胺接觸能發生強烈反應,引起燃燒或爆炸。通常加乙醇、丙酮或水作潤濕劑,潤濕劑乾燥后,容易發生火災。
燃燒(分解)產物:一氧化碳二氧化碳氮氧化物

泄漏應急處理

一、泄漏應急處理
隔離泄漏污染區,周圍設警告標誌,切斷火源。建議應急處理人員戴好防毒面具,穿相應的工作服。使用無火花工具收集於密閉容器中作好標記,等待處理或在保證安全情況下,就地焚燒。如大量泄漏,收集回收或無害處理后廢棄。
呼吸系統防護:空氣中濃度較高時,佩戴防塵口罩。
眼睛防護:戴安全防護眼鏡。
防護服:穿工作服。
手防護:必要時戴防護手套。
其它:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作后,淋浴更衣。注意個人清潔衛生。
三、急救措施
皮膚接觸:用流動清水沖洗。
眼睛接觸:用流動清水沖洗。
吸入:脫離現場。
滅火方法:霧狀水、二氧化碳、泡沫、砂土
四、檢測方法
現場應急監測方法
實驗室監測方法:凝膠滲透色譜法(GPC)對雙帶火藥中的硝化纖維素(NC)、硝化甘油(NG)和中充劑的分離測定;張國安,第六次全國色譜學術報告會文集,1987年。

急救措施


皮膚接觸:用流動清水沖洗。
眼睛接觸:用流動清水沖洗。
吸入:脫離現場。
滅火方法:霧狀水、二氧化碳、泡沫、砂土。

主要用途


(1)含氮量高的俗稱火棉,用以製造無煙火藥;含氮量低的俗稱膠棉,用以製造噴漆、人造革、膠片、塑料等。
(2)用於製作文教用品、日常生活用品、儀錶標牌等。
(3)用於油墨、皮革、各種硝基漆、膠帽、打字蠟紙等。
(4)用於制文教用品、日常生活用品、儀錶標牌等用於油墨、皮革、各種硝基漆等,用於製藥工業、攝影底片、照像底片及皮革的製造。
(5)賽璐珞(celluloid),歐盟於2006年10月26日公告,禁用於製造玩具。

安全信息


危險品標誌:F,Xi,Xn,F+
危險類別碼:11-36/38-1-10-67-66-22-19-12
安全說明;23-33-29-16-9
危險品運輸編號:UN25564.1/PG2
WGKGermany:1
RTECS號:QW0970000
F:8
HazardClass:1.1D
毒害物質數據:9004-70-0(HazardousSubstancesData)