Нитроцелулоза – свойства, производство, приложения и рискове

Нитроцелулозата (също: целулозен нитрат, светкавична хартия) се запалва бързо. Образува се чрез нитриране на целулоза под въздействието на азотна киселина или друг мощен нитриращ агент. Когато се използва като пропелент или нискокачествено взривно вещество, тя е известна също като оръжеен памук. Нитроцелулозата може да се пластифицира с камфор. Kodak и други доставчици използват пластифицирана нитроцелулоза като основа за филми за снимки, рентгенови филми и филми за кино. Това се нарича нитратен филм. След многобройни пожари, причинени от нестабилни нитратни филми, от 30-те години на миналия век започват да се използват защитни филми за рентгенови ленти, а от 1948 г. - за филми за кино.

Свойства

Нитроцелулозата е органично съединение, получаващо се при заместване на хидроксилните групи в целулозата с нитро групи. Степента на нитриране влияе върху нейните физични и химични свойства: по-високата степен прави материала по-реактивен и по-запалим. Обичайни свойства:

Силна запалителност и чувствителност към удар и триене (особено при висока степен на нитриране).
Разтворимост в органични разтворители (например ацетон, етерни смеси), което позволява образуването на колодионни разтвори и лакове.
Филмо- и влакнообразуващи свойства, които са използвани в производството на филмови бази и лакове.
Възможност за пластифициране (например с камфор или синтетични пластификатори), за да се подобрят механичните свойства на филмите и покритията.

Производство (общ преглед)

Нитроцелулозата се получава чрез нитриране на целулоза — химическа реакция, при която нитриращ агент (като азотна киселина, често в присъствието на каталитични или консервиращи агенти) въвежда нитро групи в полимерната верига. След нитрирането материалът се промива, неутрализира и обезводнява, а след това може да се пластифицира или да се превърне в прахообразни форми за специфични приложения.

Важно е да се отбележи, че промишленото производство изисква стриктен контрол на условията и безопасността; в статията не се дават технологични рецепти или оперативни параметри.

Приложения

Нитроцелулозата има широко и разнообразно приложение в различни отрасли:

Филмови бази: исторически широко използвана в кинематографията и рентгеновата техника (нитратни филми).
Пропеленти и барут: използва се в производството на бездимни барутни смеси и други ниско-редови взривни материали (оръжеен памук).
Лакове и бои: нитроцелулозните лакове са бързосъхнещи и дават устойчиво покритие, използвани в мебелната, автомобилната и индустриалната химия.
Печатни мастила и лепила: поради добра разтворимост и филмообразуване.
Медицински и козметични приложения: исторически колодион се е използвал в медицина; в съвременността нитроцелулоза е компонент в някои лакове за нокти.

Рискове и безопасност

Нитроцелулозата е запалим и в определени форми — чувствителен до горене и детонация. Основни рискове:

Лесно възпламеняване: при запалване гори бързо и може да доведе до интензивни пожари; нитратните филми в затворени помещения са особено опасни.
Декомпозиция и стареене: при лошо съхранение материалът може да се разгражда, като отделя корозивни и отровни газове; металните части в контакт с разложена материя могат да се корозира.
Чувствителност към удар и триене: прахообразните форми и сухите партиди изискват специални мерки при манипулация.

За безопасна работа се прилагат общи мерки: избягване на открит огън и искри в зоните на производство и съхранение, контрол на температурата и влажността, използване на антикорозионни и стабилизиращи добавки, подходящо опаковане и специализирано ликвидиране на отпадъци.

Съхранение и ликвидация

Съхранението трябва да бъде в прохладни, добре вентилирани помещения далеч от източници на топлина и химически несъвместими вещества. При наличие на стари нитратни филми или материали, които може да са нестабилни, не се препоръчва самостоятелно изгаряне или ремонт — най-добре е да се потърси съдействие от специализирани служби за опазване на културното наследство или от организации, които се занимават с безопасно обезвреждане на опасни материали.

Регулации и исторически бележки

Поради високата си запалимост и потенциални опасности, нитроцелулозата и изделията, които я съдържат (например филмови архиви), са предмет на специални регулации и стандарти за съхранение, обработка и транспортиране. Исторически проблемите с нитратните филми довеждат до масови загуби на филмов материал и до промяна в промишлената практика — преминаване към по-безопасни бази като целулозен ацетат и по-късно синтетични полимери.

Нитроцелулозата остава важен индустриален полимер, но поради рисковете, свързани с нея, работата с този материал изисква стриктни технологични и безопасни мерки и често използване на по-безопасни алтернативи там, където това е възможно.