Nitraturile de celuloză, prepararea lor
Azotaturile de celuloză sau esterii de celuloză ai azotatului sunt esteri de celuloză și esteri ai acidului azotic.
Reacția de nitrare a celulozei cu acid azotic poate fi reprezentată după cum urmează:
Acidul azotic este esterificat celuloză este prea lent și nu da esteri de nitrați persistenți extrem substituiți și la o concentrație sub 75% HNO3, în general, nu esterifies celuloză. Prin urmare, esterificarea unui HNO3 este impracticabilă datorită vitezei sale mari de curgere.
Nitrarea se realizează de obicei în prezența unor agenți de deshidratare, ca acidul sulfuric care este utilizat în industrie și în practica de laborator, anhidridă sau fosfor acetică (într-un amestec cu acid acetic sau acid fosforic). Nitrarea celulozei cu amestecuri triple de HNO3 - H2SO4 - H20 este baza procesului industrial de producere a nitraților de celuloză.
Acidul sulfuric, care face parte din amestecul de nitrare, legând apa degajată în timpul reacției, își schimbă echilibrul spre dreapta. Cu alte cuvinte, H2SO4 reglează cantitatea de apă liberă din amestec. Apa, dimpotrivă, promovează trecerea HNO3 într-o formă ionică hidratată:
NO2 - OH + H2O <-> H3O + + N03-
Rata reacției de nitrare depinde de raportul dintre amestecul dintre acizii azoici și sulfurici. O creștere a conținutului de H2S04 cu o scădere paralelă a conținutului de HNO3 la o anumită limită scade rata reacției și conduce la distrugerea celulozei. Dacă conținutul de H2S04 este prea mare, celuloza se dizolvă în amestecul de nitrare și apoi se hidrolizează. Cu toate acestea, este necesar să se mențină în amestec o cantitate de acid sulfuric, la care se obține o umflare bună a celulozei, facilitând accesul acidului azotic în interiorul fibrei și, prin urmare, creșterea vitezei procesului. Reacția devine permutoidă. Prin urmare, se selectează raportul optim dintre acizii azoici și sulfurici. De obicei, în practică, raportul dintre HNO3 și H2S04 este de aproximativ 1: 3.
În producția de nitrați de celuloză, apar reacții adverse: degradarea oxidativă și hidrolitică, precum și sulfații sulfați parțial substituiți ai celulozei:
Formarea esterilor sulfurici și nitrici amestecați explică imposibilitatea realizării practic a unui conținut teoretic de azot corespunzător trinitratului de celuloză. Prezența esterilor sulfurici (foarte instabili) reduce stabilitatea (stabilitatea) nitraților celulozei. Azotatul de celuloză se descompune deja spontan la temperaturi moderate. Viteza de degradare crește rapid odată cu creșterea temperaturii și dramatic crescută în prezența acizilor impurități, substanțe alcaline și alte tipuri de descompunere a azotatului de celuloză. - procesul de auto-accelerare, care, mai ales în prezența umidității și a oxigenului, poate duce la flash si bang. Aceasta necesită stabilizarea nitratului de celuloză rezultat, care în acest scop este spălat cu apă fierbinte diluată cu acizi. 0,2 - 1% soluție de sifon, etc. Esterii sulfurici sunt hidrolizați.
Creșterea temperaturii mărește viteza procesului de nitrare, fără a afecta starea de echilibru. Cu toate acestea, ratele proceselor laterale, cum ar fi degradarea oxidativă și hidrolitică, cresc și ele. Creșterea temperaturii contribuie, de asemenea, la degradarea hidrolitică a celulozei, în special cu o creștere simultană a conținutului de apă al amestecului acid. Apa crește gradul de ionizare și, în consecință, efectul de hidroliză al acizilor, în special H2S04.
Efectul timpului de reacție asupra procesului este similar cu efectul temperaturii. Deoarece reacția de nitrare are loc rapid, procesul se desfășoară de obicei în interval de 30 minute - 1 oră. O creștere suplimentară a duratei contribuie la distrugerea hidrolitică a celulozei.
Nitrații obținuți în acest mod sunt utilizați pentru a determina celuloza SP și fracționarea acesteia.
Nitrarea cu H2S04 utilizează uneori diluanți - solvenți organici inerți (de exemplu, hidrocarburi clorurate). Acidul azotic poate fi, de asemenea, nitrat în prezența sărurilor sale. Uneori se utilizează alți agenți de nitrare (de exemplu, anhidrida nitrică) în locul acidului azotic.
Procesul tehnic de obținere a azotatului de celuloză constă în următoarele operații:
1. zdrobirea și uscarea celulozei;
2. Nitrarea cu un amestec de acizi (compoziția amestecului este selectată în funcție de scopul produsului final);
3. Îndepărtați amestecul uzat prin centrifugare;
5. Reglarea vâscozității produsului final (reducerea c prin metoda hidrolizei);
6. Deplasarea apei cu alcool etilic.
Pulpa din lemn conține impurități (lignină și hemiceluloză), care afectează în mod negativ calitatea produsului. Azotatul de celuloză nu este uniform și instabil. Esterii din acidul azotic din celuloză de bumbac sunt mai rezistenți și au o vâscozitate mai mare decât esterii din pulpă de sulfit de lemn.
Analiza se bazează pe saponificarea azotatului de celuloză cu acid sulfuric în prezența mercurului, ceea ce reduce acidul azotic format în oxid nitric, volumul acestuia fiind măsurat:
Determinați rezistența azotatului de celuloză la diferite temperaturi, vâscozitate și SP, punct de aprindere și solubilitate în diferiți solvenți.
10.5 Proprietățile azotatului de celuloză și utilizarea acestora
Există următoarele tipuri principale de nitrat de celuloză tehnic, care, în funcție de SOC și SP sunt diferite aplicații practice: colodiu (10,7 - 12,5% N), pirokollody (12,6 ± 0,1% N), piroxilină №2 ( 12,2 12,5% N), piroxilină Nr. 1 (13,0 - 13,5% N).
Compoziția fracționată a azotatului de celuloză afectează stabilitatea, proprietățile mecanice ale filmelor și altele asemenea. Principalul lor dezavantaj este inflamabilitatea și inflamabilitatea ușoară.
Celuloidul este o masă din plastic constând din colloxilină, plastifiant (camfor), aditivi (de exemplu, fosfat de sodiu), pigmenți și coloranți. Este în esență o soluție solidă de azotat de celuloză în camfor. Este utilizat pe scară largă pentru fabricarea articolelor de mercerie, a jucăriilor, pentru finisarea instrumentelor muzicale, realizarea cadrelor de ochelari etc.
Etrol este un material termoplastic obținut pe bază de nitrat de celuloză plastifiat, cu umpluturi minerale și organice. Produce roți de direcție, pârghii de schimbare a vitezelor, panouri de instrumente, părți de frigidere, piese electrice izolatoare pentru bunuri de consum.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: