Cellulóz - nitrátok, ezek előállítása, tulajdonságai és alkalmazása, cellulóz - nitrátok, termelésük - kémia
Cellulóz-nitrátok, ezek előállítása
Cellulóz-nitrátok vagy cellulóz-nitrát-észterek a cellulóz és a salétromsav-észterek.
A cellulóz és a salétromsav nitrálási reakciója a következőképpen ábrázolható:
A salétromsav túlságosan lassan észterezi a cellulózt, és nem ad nagymértékben szubsztituált tartós nitrát-észtereket, és 75% alatti koncentrációnál a HNO3 általában nem észterálja a cellulózt. Ezért egy HNO3 észterezése nagy áramlási sebesség miatt nem praktikus.
A nitrálást általában úgy végezzük el jelenlétében dehidratálószerek, például mely kénsavat használnak az iparban, és a laboratóriumi gyakorlatban, ecetsavanhidridet, foszfor (egy reakcióelegyet ecetsavval vagy foszforsavval). A cellulóz nitrálása hármas keverékekkel HNO3 - H2S04 - H20 a cellulóz - nitrátok előállítására szolgáló ipari eljárás alapja.
A kénsav, amely a nitráló keverék részét képezi, és a reakció során keletkező vizet köti össze, egyensúlyát jobbra tolja. Más szavakkal, a H2S04 szabályozza a keverékben lévő szabad víz mennyiségét. A víz ezzel szemben elősegíti a HNO3 átalakulását hidratált ionos formává:
NO2-OH + H2O <-> H3O + + NO3-
A nitrálási reakció sebessége a salétromsav és a kénsav közötti keverék arányától függ. A H2S04 tartalom növekedése a HNO3 tartalom párhuzamos csökkenésével egy bizonyos határérték alatt csökkenti a reakció sebességét és a cellulóz pusztulását eredményezi. Ha a H2S04-tartalom túl magas, a cellulóz feloldódik a nitráló elegyben, majd hidrolizálódik. Az elegyben azonban fenn kell tartani az ilyen mennyiségű kénsavat, amelynél a cellulóz jó duzzadása érhető el, megkönnyítve a salétromsav hozzáférését a szál belsejébe, és ezáltal növelve a folyamat sebességét. A reakció elősegítésre kerül. Ezért a nitrogén és kénsav optimális arányát választjuk ki. Általában a gyakorlatban a HNO3 és a H2S04 aránya körülbelül 1: 3.
A cellulóz-nitrátok előállítása során mellékreakciók fordulnak elő: oxidatív és hidrolitikus lebomlás, valamint a cellulóz részlegesen szubsztituált szulfát-szulfátjai:
A vegyes kénsav és a nitrogén-észterek képződése elmagyarázza a cellulóz-trinitrátnak megfelelő elméleti nitrogéntartalom gyakorlatilag elérhetetlenségét. A kénsav-észterek (nagyon instabil) jelenléte csökkenti a cellulóz-nitrátok stabilitását (stabilitását). A cellulóz-nitrátok mérsékelt hőmérsékleten már spontán lebomlanak. A bomlási sebesség növekedésével gyorsan emelkedik a hőmérséklet, és drámaian megnövekedett a szennyeződések jelenléte savak, lúgok és egyéb bomlástermékek a cellulóz-nitrát -. Öngyorsító folyamat, amely, különösen a nedvesség jelenlétében és oxigén, vezethet flash és Bang. Ez szükségessé teszi a keletkező cellulóz-nitrát stabilizálását, amelyet erre a célra meleg savas vízzel mosunk. 0,2 - 1% szódaoldat stb. A kénsav-észtereket hidrolizáljuk.
A hőmérséklet növelése növeli a nitrálás sebességét anélkül, hogy befolyásolná az egyensúlyi állapotot. Az oldalirányú folyamatok, például az oxidatív és a hidrolitikus lebomlás aránya szintén növekszik. A hőmérséklet növekedése szintén hozzájárul a cellulóz hidrolitikus lebomlásához, különösen a savas keverék víztartalmának egyidejű növelésével. A víz növeli az ionizáció mértékét és következésképpen a savak hidrolizáló hatását, különösen a H2S04-et.
A reakcióidő hatása a folyamat hatására hasonló a hőmérséklet hatásához. Mivel a nitrálási reakció gyorsan megy végbe, az eljárást általában 30 perc alatt - 1 óra alatt végezzük, és az időtartam további növekedése hozzájárul a cellulóz hidrolitikus megsemmisítéséhez.
Az így kapott nitrátokat használjuk a cellulóz SP meghatározására és annak frakcionálására.
A H2S04-vel való nitrálás néha hígítószereket - inert szerves oldószereket (például klórozott szénhidrogéneket) használ. A sósav jelenlétében nitrogénsav is nitrálható. Néha más nitrálószereket (például nitrál-anhidridet) használnak salétromsav helyett.
A cellulóz-nitrátok előállításának technikai folyamata a következő műveletekből áll:
1. Cellulóz őrlése és szárítása;
2. Nitrálás savakkeverékkel (a keverék összetételét a végtermék céljától függően választjuk ki);
3. Távolítsa el az elhasznált keveréket centrifugálással;
5. A végtermék viszkozitásának szabályozása (c-csökkenés a hidrolízis módszerrel);
6. Víz eltávolítása etil-alkohollal.
A faforgács szennyeződést (lignint és hemicellulózokat) tartalmaz, amelyek hátrányosan befolyásolják a termék minőségét. A cellulóz-nitrát nem egységes és instabil. A pamutcellulóz nitrogénsav-észterei ellenállóbbak és nagyobb viszkozitásúak, mint a faszulfit-pépes észterek.
Az elemzés alapja a cellulóz-nitrát kénsavval való elszappanosítása higany jelenlétében, ami csökkenti a salétromsav mennyiségét nitrogén-monoxidra, amelynek térfogatát mértük:
Határozza meg a cellulóz-nitrát rezisztenciáját különböző hőmérsékleteken, viszkozitás és SP, lobbanáspont és oldhatóság különböző oldószerekben.
10.5 A cellulóz-nitrátok tulajdonságai és felhasználása
Vannak a következő típusok műszaki cellulóz-nitrát, amely attól függően, a SOC és az SP különböző gyakorlati alkalmazása: kollódiumban (10,7 - 12,5% N), pirokollody (12,6 ± 0,1% N), robbanógyapot №2 ( 12,2 12,5% N), piroxil-1 (13,0-13,5% N).
A cellulóz-nitrátok frakcionált összetétele befolyásolja stabilitását, a film mechanikai tulajdonságait és hasonlókat. Legfőbb hátrányuk a gyúlékonyság és a gyúlékonyság.
A celluloid egy műanyag tömeg, amely kolloxilint, lágyítószert (kámfor), adalékanyagokat (például nátrium-foszfátot), pigmenteket és színezékeket tartalmaz. A kámforban alapvetően szilárd cellulóz-nitrát oldat. Széles körben használják rövidáru kereskedelemben, játékokban, hangszerek befejezéséhez, szemüvegkeretek készítéséhez stb.
Az Etrol egy termoplasztikus anyag, amelyet ásványi és szerves töltőanyagokkal ellátott lágyított cellulóz-nitrát alapján kapnak. Kormánykereket, váltókarokat, műszerfalakat, hűtőszekrények alkatrészeit, elektromos szigetelő alkatrészeket fogyasztási cikkekhez gyártja.