Selüloz nitrik asit reaksiyonu. Selüloz nitratlar, üretimi, özellikleri ve uygulamaları

Gelişen teknolojinin olumsuz sonuçlarından biri de modern dünya araba kazalarıdır. Her yıl 1 milyondan fazla insanın hayatına mal oluyorlar ve elli milyondan fazla insan değişen şiddette yaralanıyor. Fransız kimyager Edouard Benedictus, yollardaki kurban ve yaralanma sayısını azaltma sürecine katkıda bulundu.

20. yüzyılın başında Benedictus, deneyler sırasında yanlışlıkla bir raftan düşen, kırılmayan, ancak yalnızca orijinal şeklini koruyarak çatlayan bir şişe yakaladı. Bu bölüm Edward'ı düşündürdü. Bu kapta daha önce eterik-alkollü bir selüloz nitrat çözeltisi depolanmıştı; bu, buharlaştıktan sonra şişenin duvarlarında çok ince bir selüloz nitrat tabakası bıraktı ve bu, kabın içeriğini gözlemlemeye hiçbir şekilde müdahale etmedi.

O günlerde, araba ön camları, bir kazada sürücüyü ve yolcuları ciddi şekilde yaralayan çok sayıda keskin parçaya ayrılan tamamen sıradan camdan yapılmıştır.

Benedictus'un gazetelerden öğrendiği bir araba kazasıyla ilgili böyle bir olay, bilim insanının hayatta kalan şişeyi hatırlamasına neden oldu. Camın selüloz nitratla kaplanmasıyla ilgili bazı deneyler yaptıktan sonra, otomotiv camı için ideal olan bir seçenek buldu. Özü şuydu: iki sıradan cam arasına bir selüloz nitrat tabakası yerleştirildi. Böyle bir "sandviç" ısıtıldıktan sonra iç tabaka eridi ve bardaklar güvenilir bir şekilde birbirine yapıştırıldı.

Bu tür çift camlı pencereler, çatlarken bir çekiç darbesine bile dayandı, ancak parçalara ayrılmadı ve orijinal şeklini korudu. Böylece, 1909'da Eduard Benedictus tarafından "Triplex" adı altında bir cam icat edildi ve patenti alındı.

Aynı sıralarda başka bir bilim adamı, İngiliz John Wood, güvenlik gözlükleri yaratma sorunuyla uğraşıyordu. 1905 yılında özel camın icadı için patentini aldı. Ancak Wood'un camı, sarf malzemelerinin yüksek maliyeti nedeniyle seri üretime geçmedi. Buluşunun özü, iç katmanda selüloz nitrat yerine pahalı kauçuk kullanılmasıydı. Ayrıca nihai ürün şeffaflığının bir kısmını kaybetti ve bu da sürücüler için rahatsızlığa neden oldu.

İlk başta Benedictus'un icadı, maliyetini artırdığı için araba üreticilerinin de hoşuna gitmedi. Ancak ordu tarafından takdir edildi. "Tripleks" gözlükler, Birinci Dünya Savaşı sırasında gaz maskelerinde kullanıldıkları için ateşle vaftiz edildi.

Otomotiv endüstrisinde, tripleksleri ilk tanıtan Henry Ford oldu. Bu 1919'da oldu. Diğer otomobil üreticilerinin tripleks kullanmaya başlaması yaklaşık 15 yıl sürdü. Bu gözlükler günümüzde hala kullanılmaktadır.

Ansiklopedik YouTube

1 / 1

Yanan nitroselüloz

altyazılar

Genel bilgi

Nitroselüloz - lifli gevşek kütle Beyaz renk, İle dış görünüş selüloza benzer. En önemli özelliklerinden biri, nitro grupları için hidroksil gruplarının ikame derecesidir. Uygulamada, çoğunlukla ikame derecesinin doğrudan bir tanımı kullanılmaz, ancak ağırlıkça yüzde olarak ifade edilen nitrojen içeriği kullanılır. Azot içeriğine bağlı olarak, [ ]

• koloksilin (%10,7 - 12,2 nitrojen)
• piroksilin No.2 (%12,05 - %12,4 nitrojen)
• pirokollodyum (% 12,6 nitrojen) - ilk olarak D. I. Mendeleev tarafından elde edilen, alkolde çözünmeyen, alkol ve eter karışımında çözünen özel bir nitroselüloz türü.
• piroksilin No. 1 (%13,0 - 13,5 nitrojen)

• 1832 - Fransız kimyager Henri Braconnot, nişasta ve odun lifleri nitrik asitle işlendiğinde, Xyloidine (Xyloїdine) adını verdiği kararsız yanıcı ve patlayıcı bir malzeme oluştuğunu keşfetti.
• 1838 - Başka bir Fransız kimyager Theophile-Jules Pelouze, kağıt ve kartonu benzer şekilde işleyerek Nitramidin adını verdiği benzer bir malzeme elde etti. Ortaya çıkan nitroselülozun düşük stabilitesi, teknik amaçlarla kullanılmasına izin vermedi.
• 1846 - İsviçreli kimyager Christian Friedrich Schönbein yanlışlıkla nitroselüloz üretmenin daha pratik bir yolunu keşfetti. Mutfakta çalışırken masanın üzerine konsantre nitrik asit döktü. Asidi çıkarmak için kimyager pamuklu bir bez kullandı ve ardından onu fırına kuruması için astı. Kuruduktan sonra kumaş bir patlama ile yandı. Schonbein, nitroselüloz üretimi için kabul edilebilir ilk yöntemi geliştirdi - pamuk liflerinin bir kısmını 50:50 oranında sülfürik ve nitrik asit karışımının on beş kısmında işlemek. Nitrik asit selüloz ile reaksiyona girerek su oluşturur ve seyrelmeyi önlemek için sülfürik asit gerekir. Birkaç dakikalık muameleden sonra, pamuk asitten çıkarıldı, içinde yıkandı. soğuk suönce asitleri uzaklaştırılır ve kurutulur.

Kabul edilmiş yeni materyal hemen silah pamuğu (Guncotton) adı verilen barut yapımında kullanıldı. Nitroselüloz, karabaruttan 6 kat daha fazla yanma ürünü, çok daha az duman verdi ve silahı daha az ısıttı. Ancak üretimi son derece tehlikeliydi ve buna üretimde çok sayıda patlama eşlik etti. Daha fazla araştırma, hammaddelerin saflığının üretim tehlikesinde önemli bir rol oynadığını gösterdi - pamuk iyice temizlenmez ve kurutulmazsa ani patlamalar meydana gelir.

• 1869 - İngiltere'de, Frederick Augustus Abel liderliğinde, nitroselülozun özel hollanderlerde öğütülmesi ve her biri 2 güne kadar süren tekrarlanan (8 kata kadar) uzun yıkama ve kurutma ile bir teknoloji geliştirildi. Hollander, içine sabitlenmiş enine bıçaklarla enine kesitte oval bir banyo koyar. Dalgalı disk bıçaklı bıçakların yan taraflarına bir şaft geçmektedir. Şaft dönerken şaftın bıçakları sabit bıçakların arasından geçerek nitroselüloz elyafı keser. Karışımdaki sülfürik ve nitrik asitlerin oranı 2:1 olarak değiştirildi. Bu teknoloji kullanılarak, depolama ve kullanım sırasında oldukça kararlı bir ürün elde etmek mümkün olmuştur.

Bu teknolojinin patentlenmesinden on yıl sonra piroksilin, ilk olarak deniz kabukları ve deniz mayınları için bir dolgu olarak dünya çapında benimsenmeye başlandı. Colloxylin'in hemen bulduğu başka bir uygulama, küçük yaraları kapatmak için yapıştırıcı üretimiydi. Bir yamanın yokluğunda (mevcut anlayışımıza göre), bu yapıştırıcı hızla popülerlik kazandı. Aslında, bir tür kalın nitrolaktı. Birkaç yıl sonra, piroksilin içeren işlemlerle dolu fabrikalarda ve depolarda meydana gelen bir dizi patlama, bu ürünü stabilize etme sorununa daha yakından bakmaya zorladı. Tüm zorluklara rağmen, 1879'dan bu yana, selüloz nitratlar, enerjiye doymuş bileşikler teknolojisinde ve diğer birçok endüstri alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Fiş

Nitroselüloz üretimi için en iyi hammaddeler, elle toplanmış uzun lifli pamuk çeşitleridir. Makinede birleştirilen pamuk ve odun hamuru, hazırlamayı zorlaştıran ve ürün kalitesini düşüren önemli miktarda safsızlık içerir. Nitroselüloz, saflaştırılmış, gevşetilmiş ve kurutulmuş selülozun nitratlama karışımı adı verilen sülfürik ve nitrik asit karışımı ile işlenmesiyle elde edilir.

selüloz nitratlar

selüloz nitratlar- selüloz ve nitrik asit esterleri. Selüloz nitratlar, nitrasyon reaksiyonu adı verilen nitrik asit ile selüloz esterleşmesinin reaksiyonuyla elde edilir:

→ ←

[C6H702(OH)3] N + xn HNO 3 [C 6 H 7 O 2 (OH) 3- X(ONO 2) X]N + xn H 2 O.

selüloz nitrat

Bu reaksiyon tersine çevrilebilir, bu nedenle su giderici maddelerin varlığında gerçekleştirilir. Endüstride nitrasyon için HNO 3 - H 2 SO 4 - H 2 O karışımı kullanılır Sülfürik asit sadece suyu bağlamakla kalmaz, aynı zamanda selülozun şişmesine de neden olur ve böylece nitrik asidin kristalli kısmına difüzyonunu hızlandırır. Nitrasyon sırasında selülozun yan reaksiyonları devam eder: suyun etkisi altında hidrolitik bozunma (katalizör H2S04) ve HNO3 etkisi altında oksidatif yıkım.

Selüloz nitratlar termoplastiklerdir. Nitrojen içeriği ile tahmin edilen ikame derecesine bağlı olarak, bunlar ayrılır. koloksilenler(azot içeriği %10,5–12,2) ve piroksilenler(azot içeriği %12,3–13,7). Nitrojenin selüloz trinitrat içindeki teorik kütle fraksiyonu (yani ikame derecesi 3'tür) %14.14'tür. Selüloz nitratlar yanıcıdır, yüksek oranda yanıcıdır ve nitrojen içeriği yüksekse patlayıcıdır.

Üretimde azot içeriği yüksek olan piroksilenler ve koloksilinler kullanılmaktadır. dumansız toz, dinamit, katı yakıt ve diğer patlayıcılar. Koloksilin etrol, selüloit, vernik, yapıştırıcı üretiminde kullanılır.

Etrol mineral ve organik dolgu maddeleri ile plastikleştirilmiş selüloz nitrat esas alınarak elde edilen, teknik ürünlerin ve tüketim mallarının çeşitli parçalarında kullanılan termoplastik bir malzemedir. Önceleri selüloz nitratlardan fotoğraf ve film filmleri elde ediliyordu ancak kolay tutuşabilmesi nedeniyle böyle bir filmin üretimine son verildi. Nitroselüloz film, yanmaz bir selüloz asetat film ile değiştirilmiştir.

Selüloit- kafur ile plastikleştirilmiş selüloz nitrat bazlı plastik. Esasen, kafurda katı bir selüloz nitrat çözeltisidir. Tuhafiye, oyuncak, masa tenisi toplarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, yüksek tutuşabilirliği nedeniyle, nitroselüloz etrolde olduğu gibi kullanımı aşamalı olarak kaldırılmaktadır.

nitro-vernikler- çözücüler içindeki selüloz nitrat çözeltileri, genellikle yumuşatıcılar içeren çözücü karışımları. Verniğin temeli koloksilindir. Nitro vernikler, nitro boyalar, nitro emayeler, nitro mastikler temelinde yapılır.

Selüloz nitrat özellikleri

Selüloz nitratlar (NC), n genel formülüne sahip yüksek moleküler patlayıcılardır. Selüloz polisakaritin nitrat polyesterleridir. Bunlar karbon atomuna bağlı ONO2 nitrat grupları içeren bileşiklerdir. Teknik selüloz nitratlar, farklı nitrojen içeriğine sahip, %5 ila 15 oranında ikame edilmemiş hidroksil grupları içeren, kimyasal olarak heterojen karmaşık polimerlerdir.

Selüloz nitratların spesifik özellikleri, uygulamalarının kapsamını belirler. Tutuşma kolaylığı, paralel katmanlarda belirli bir yasaya göre yanan bir malzemeye plastikleşerek dönüşme olasılığı, salım Büyük bir sayı gazların yanması sırasında, büyük bir hammadde tabanı, dumansız tozlar için kullanımlarının neredeyse tekelini açıklar.

Selüloz nitratların yüksek mekanik mukavemeti, plastikleştiricilerle iyi uyumluluk ve sıcaklıkta hafif bir artışla plastik bir duruma geçiş nedeniyle, bunların özellikle selüloit üretimi için kullanılması tavsiye edilir.

Selüloz nitratların alkol, eter, aseton ve yüksek Mekanik özellikler Elde edilen filmler, bunların nitro-vernikler ve lake kaplamaların üretimi için kullanılmasını mümkün kılar. Çözünürlükleri nitrojen içeriği, viskozite, sıcaklık, esterleşme derecesindeki homojenlik ve çözücünün bileşiminden etkilenir.

Endüstri, aşağıdaki ana selüloz nitrat türlerini üretir:

%10.7-12.2 azot içeriğine sahip koloksilin;

%12.2-12.4 nitrojen içeriğine sahip Piroksilin No. 2;

%13-3,5 nitrojen içeriğine sahip Piroksilin No. 1.

Vernik ve boya üretiminde, çözeltinin üretilebilirliğini sağlamak için selüloz nitratlar gereklidir. düşük viskoziteli, 100-300 aralığında polimerizasyon derecesine karşılık gelir. Büyük önem piroksilen tozlarının üretiminde piroksilinlerin viskozitesine sahiptir. 1 numaralı piroksilin için en rasyonel koşullu viskozite 6-10? Uh, piroksilin No. 2-4-8 için mi? E. Koloksilinlerin ağırlıklı olarak kullanıldığı boya ve vernik endüstrisinde, analitik kontrol sırasında bunların kalitesi, bileşimin birleşik çözücüsünde çözeltilerinin viskozitesi ile tahmin edilir, %: teknik normal bütil asetat-12.5; teknik aseton-5; etil alkol-17.5; bütil sentetik alkol-15; petrol toluen-50.

Test edilen koloksilin markasına bağlı olarak, kütle oranı %8,20 ve %25 olan bu çözücüde çözeltiler hazırlanır.

Uygulama alanını genişletmek için etil, metil gibi düşük alkollerde kolayca çözünebilen koloksilinlerin elde edilmesi gerekmektedir. Metil alkolün etil alkol gibi çözücü etkisi selüloz nitratların esterleşme derecesine bağlıdır.

İhtiyacımız olan alkolde çözünen koloksilini elde etmek için, çeşitli reaktiflerle, yani hidrosülfit asidin asit tuzları çözeltileri, kostik soda çözeltileri, sülfürik ve nitrik asit çözeltileri ile sabunlaştırma yoluyla özelliklerini değiştirmek gerekir. Ancak, her şeyden önce, temel özellikleri aşağıdaki değerlere karşılık gelen, koloksilinin özelliklerini, kapsamını, elde etme yöntemlerini ve alkolde çözünür koloksilini elde etmek için en uygun koşulları belirlemek gerekir:

Koşullu viskozite 1.5-1.7;

Polimerizasyon derecesi 300-600.

(710,29 Kb) indirme558 kez