Виды нитратов целлюлозы. В каких порохах применяются

Нитраты целлюлозы различаются по содержанию азота, которое зависит от степени этерификации целлюло- зы и определяет их энергетические свойства, а также ха- рактеризует другие физико-химические показатели, важ- нейшими из которых, с технологической точки зрения, яв- ляются вязкость и растворимость в спиртоэфирном рас- творителе. В зависимости от содержания азота нитраты целлюлозы делятся на два основных вида: коллоксилины (содержание азота 10,64 – 12,39 %) и пироксилины (11,76 – 13,51 %)[1]. Кроме того, существует такое понятие, каса- ющееся нитратов целлюлозы, как пироколлодий с содер- жанием азота 12,6±1 %, открытый Д.И. Менделеевым. Особенностью этого нитрата целлюлозы является высокая растворимость при максимальном содержании азота. Коллоксилины выпускаются различных марок, например, лаковые (содержание азота 11,89 – 12,26 %) с вязкостью 0,98 – 2,2 ºЭ (5,88 – 13,2 сП ), применяемые для изготовления лаков, эмалей, грунтовок, шпаклевок и т.п.; линолеумный (содержание азота 10,64 – 11,58 %) с вязко- стью 1,4 – 2,8 ºЭ (8,4 – 16,8 сП), применяемый для изго- товления строительных линолеумов; целлулоидный (со- держание азота 10,78 – 11,25 %) с вязкостью 1,5 – 2,5 ºЭ (9,0 – 15,0 сП ) и др. Полная номенклатура коллоксилинов, 12 выпускаемых заводами бывшего СССР, приведена в рабо- тах [1,2]. В работе [2] приведены отдельные типы коло- ксилинов, выпускаемых за рубежом. В пороховой промышленности используется кол- локсилин марки Н (НХ, НД). Содержание азота в этом коллоксилине 11,82 – 12,17 %, вязкость 1,9 – 3,0 ºЭ (11,4 – 18,0 сП). Он применяется для изготовления баллиститных порохов. Для изготовления пироксилиновых порохов приме- няются так называемые смесевые пироксилины следую- щих марок: – высокоазотный В-I с содержанием азота не менее 13,02 % (208 мл NO/г), вязкостью 4 – 15 ºЭ (24 – 90 сП) и растворимостью не менее 22 %; – высокоазотный В-II с содержанием азота не менее 13,05 – 13,14 % (208,5 – 210 мл NO/г), вязкостью 8 – 12 ºЭ (48 – 72 сП) и растворимостью не менее 31,5 %; – среднеазотный СА с содержанием азота не менее 12,76 – 13,01 % (204 – 207,9 мл NO/г), вязкостью 8 – 12 ºЭ (48 – 72 сП) и растворимостью не менее 32 %; – низкоазотный НА с содержанием азота не менее 12,39 – 12,52 % (198 – 200 мл NO/г), вязкостью 8 – 12 ºЭ (48 – 72 сП), растворимость не регламентируется. Смесевые пироксилины изготавливаются из двух видов пироксилинов: пироксилина №1 (высокоазотного) с содержанием азота не менее 13,09 % (209 мл NO/г), рас- творимость которого в спиртоэфирном растворителе всего 4 %, вязкость 8 – 12 ºЭ (48 – 72 сП) и пироксилина №2 (низкоазотного), который, в свою очередь, делится на марки: – 2П1 с содержанием азота не менее 12,39 % (198 мл NO/г), вязкостью 6 – 10 ºЭ (36 – 60 сП) и раство- римостью не менее 99 %; применяется для изготовления смесевых пироксилинов марки ВА-II; - 2П2 с содержанием азота не менее 11,89 % (190 мл NO/г), вязкостью 6 – 10 ºЭ (36 – 60 сП), раствори- 13 мостью не менее 96 %; применяется для изготовления сме- севых пироксилинов марок СА, ВА-I; – 2П3 с содержанием азота не менее 11,76 % (188 мл NO/г), вязкостью 6 – 10 ºЭ (36 – 60 сП), раствори- мость не регламентируется; применяется для изготовления смесевых пироксилинов марок НА; – 2П с содержанием азота 12,17 – 12,39 % (194,5 – 198,0 мл NO/г), вязкостью 8 – 12 ºЭ (48 – 72 сП), растворимость не регламентируется, применяется для из- готовления пироксилино–целлюлозного полотна. Необходимость использования смесевых пирокси- линов связана с тем, что высокоазотные нитраты целлюло- зы плохо растворимы. Поэтому для регулирования содер- жания азота в порохе и обеспечения пластификации высо- коазотные нитраты целлюлозы (пироксилин №1) смеши- ваются с хорошо растворимыми низкоазотными нитратами целлюлозы (пироксилином №2). В результате пироксили- новые пороха можно рассматривать как композиционные системы, в которых пироксилин №1 является наполните- лем, пироксилин №2 – связующим. Это позволяет обеспе- чить достаточно высокое содержание азота и хорошую технологичность переработки пороховой массы.

{\displaystyle {\mathsf {Hg(NO_{3})_{2}+3C_{2}H_{5}OH\rightarrow Hg(CNO)_{2}\downarrow +2CH_{3}CHO+5H_{2}O}}} Применение

Нитроцеллюлоза производится в больших количествах во многих странах мира и находит много различных применений:

· Бездымный порох, обычно пироксилин. За более чем 100-летнюю историю развития химии и технологии предложены тысячи разнообразных составов, многие из которых производились десятками и сотнями тысяч тонн (баллистит, кордит).

· Взрывчатые вещества. Нитроцеллюлоза в чистом виде из-за низкой термической стойкости не применяется, но существует неисчислимое множество реальных и фантастических взрывчатых составов с её применением. В 1885 году была впервые получена смесь нитроцеллюлозы с нитроглицерином, названная «гремучий студень».

· Ранее использовалась как подложка фото- и киноплёнки. В связи с горючестью была вытеснена ацетилцеллюлозой и полиэтилентерефталатом (лавсаном).

· Целлулоид. До сих пор лучшие шарики для настольного тенниса производятся из нитроцеллюлозы.

· Нитроцеллюлозные мембраны для иммобилизации белков.

· В индустрии развлечений для производства быстросгорающих предметов в реквизите артистов-фокусников.

· Нитроцеллюлозные мембраны используют для гибридизации нуклеиновых кислот, например, при Саузерн блоттинге.

· Плёнкообразующая основа нитроцеллюлозных лаков, красок, эмалей.