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硝化纖維素

鎖定
硝化纖維素,又名纖維素硝酸酯,是一種有機高分子化合物,化學式為(C6H7N3O11)n,為纖維素硝酸酯化反應的產物,呈白色或微黃色棉絮狀,不溶於水,溶於酯、丙酮等有機溶劑。 [1] 
被列入《易制爆危險化學品名錄》 [5] 並按照《易制爆危險化學品治安管理辦法》管控 [6] 
中文名
硝化纖維素
外文名
Nitrocellulose;Cellulose nitrate
別    名
纖維素硝酸酯
硝酸纖維素
硝基纖維素
硝化棉
火棉膠 展開
別名
纖維素硝酸酯
硝酸纖維素
硝基纖維素
硝化棉
火棉膠
硝化纖維 收起
化學式
(C6H7N3O11)n
CAS登錄號
9004-70-0
熔    點
160 至 170 ℃ [2] 
水溶性
不溶
外    觀
白色或微黃色棉絮狀
應    用
用於油墨、皮革、各種硝基漆、膠帽、打字蠟紙等

硝化纖維素歷史沿革

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後,硝酸纖維素就改用作原料。 [4] 

硝化纖維素理化性質

理化分析圖譜 理化分析圖譜 [7]
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。 [2]  [4] 
其機械性能取決於分子的大小,較高分子質量的NC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NC的氮含量有關。含11.4%N的NC呈暗紅色,含12.0% -12.6%的NC為藍色到綠色,含11.5% -11. 8%的NC呈黃色。NC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。 [4] 

硝化纖維素分類

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NC(A型):含氮量約為10. 9% -11.3% ,在醇類、脂類和酮類中迅速溶解。中等溶解度NC(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性。酯溶性NC(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。 [4] 

硝化纖維素影響

硝化纖維素健康危害

侵入途徑:吸入。
健康危害:硝化纖維素本身對健康基本無害。 [2] 

硝化纖維素環境影響

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,潤濕劑乾燥後,容易發生火災。
燃燒(分解)產物:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物。 [2] 

硝化纖維素毒性

硝化纖維素本身並不存在毒性危害。急性毒性:口服-大鼠LD50>5000mg/kg;口服-小鼠LD50>5000mg/kg。 [7] 

硝化纖維素防護

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,潤濕劑乾燥後,容易發生火災。當處理濕潤的硝化纖維素時,用含0.5%苯防腐處理的酒精作為溶劑時,苯具有高蒸氣壓的特點,因而存在苯吸入的危害性。多數溶劑的蒸氣壓都比空氣重,因而蒸氣向低處流動,因此,通風設計須注意從地板水平排風。 [7] 
為防止着火,設備和地板要經常用軟管澆水,以避免硝化纖維素意外變幹。當處理潮濕的硝化纖維素時,必須採取適當的通風措施,在長期接觸時應戴橡膠手套。避免呼吸道吸入,可佩戴普通防塵口罩,操作中嚴禁吸煙,並注意勿接觸明火。
用水或霧狀水、四氯化碳和泡沫滅火器進行滅火。嚴禁用砂土壓蓋,以免發生猛烈爆炸。 [7] 

硝化纖維素泄漏應急處理

硝化纖維素泄漏應急處理

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後廢棄。 [2] 

硝化纖維素防護措施

工程控制:密閉操作,局部排風。
呼吸系統防護:空氣中濃度較高時,佩帶防塵口罩。
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。
其他:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作後,淋浴更衣。注意個人清潔衞生。 [2] 

硝化纖維素急救措施

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

硝化纖維素貯存運輸

用玻璃瓶或金屬桶或罐,內襯塑料袋包裝,其中至少含有25%濕潤劑(水、乙醇、異丙醇、丁醇等),以增加穩定性。包裝標誌:易燃固體(含氨量12.5%以下)、爆炸品(含氮量12.5%以上)。裝有硝化纖維素的容器應密封,以防止醇的蒸發以及由於陽光的直接照射而使硝化纖維素乾燥。搬運時應輕拿輕放,防止包裝破損。儲存於陰涼、通風庫房內,倉間温度不宜超過30℃,遠離火種及熱源。與有機胺、氧化劑隔離儲運。 [7] 

硝化纖維素主要用途

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、用於制文教用品、日常生活用品、儀表標牌等。
3、用於油墨、皮革、各種硝基漆、膠帽、打字蠟紙等。
4、用於製藥工業、攝影底片、照像底片及皮革的製造。 [3] 
硝化纖維素廣泛用作單基藥、雙基藥、三基藥、改性雙基及複合改性雙基推進劑粘合劑。用於製造發射藥或鑄造混合炸藥的粘度調節劑。作固化交聯劑,主要作用是交聯未固化的預聚物,防止推進劑塑性流動。不同含氨量的硝酸纖維素,名稱不同,亦有不同的溶解度和用途。 [7] 
參考資料
  • 1.    李先栓.高中化學創新實驗課程:東北師範大學出版社,2011.06:240
  • 2.    張國順.民用爆炸物品及安全:國防工業出版社,2007.10:243-244
  • 3.    中國化工信息中心,中化信富邦信息技術有限公司.中國化工產品目錄 上 2001/2002版:石油工業出版社,2001.10:542
  • 4.    張力田,羅志剛.碳水化合物化學 第2版:中國輕工業出版社,2013.07:411
  • 5.    公安部公佈2017年版易制爆危險化學品名錄  .中華人民共和國中央人民政府[引用日期2021-11-29]
  • 6.    《易制爆危險化學品治安管理辦法》(公安部令第154號)  .中華人民共和國公安部[引用日期2021-11-29]
  • 7.    龐愛民,黃志萍編.固體推進劑原材料理化性能數據手冊:中國宇航出版社,2021.10:54-56