Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
niedziela, 04 grudnia 2011 01:54

Nitroceluloza

Oceń ten artykuł
(0 głosów)

alt Nitroceluloza, bawełna strzelnicza, NC, azotan celulozy, ester celulozy i kwasu azotowego jest materiałem wybuchowym miotającym. Na początku należy wyjaśnić, że potoczna nazwa "nitroceluloza" jest błędna. Fakt, na celulozę (bawełna) działamy mieszaniną nitrującą składająca się z H2SO4 i HNO3, ale nie wprowadzamy do  celulozy grupy nitrowej tylko powstaje nam ester kwasu azotowego i celulozy. Temperatura pobudzenia NC (nitrocelulozy) wynosi około 200*C. Nitroceluloza rozpuszczalna jest w acetonie, mieszaninie eteru i alkoholu, estrach kwasu octowego i innych podobnych rozpuszczalnikach, nie rozpuszcza się w wodzie, izopropanolu, heksanie ani cykloheksanie, w nieznacznym stopniu rozpuszcza się w 1-pentanolu. Nitroceluloza jest zaliczana do materiałów wybuchowo miotających i materiałów wybuchowo kruszących. Nitrocelulozę należy bardzo dokładnie oczyścić to znaczy pozbyć się resztek kwasów, czyli dobrze wypłukać najlepiej wodą destylowaną i zneutralizować kwas - nieprawidłowe oczyszczenie nitrocelulozy może spowodować samozapłon przy dłuższym przechowywaniu. Kwas azotowy powoduje pęcznienie włókna bawełny. Aby temu zapobiec stosuje się kwas siarkowy. Stężenia kwasów do produkcji przemysłowej powinny być następujące: HNO3 98-99% i H2SO4 98%. Ale często w domowych warunkach używa się HNO365% (z czym wiąże się mniejsza zawartość azotu w naszej nitrocelulozie). Podczas reakcji wydziela się woda, gdyby nie obecność kwasu siarkowego, który wiąże wodę to woda rozcieńczałaby kwas azotowy, a co za tym idzie estryfikacja zostałaby przerwana na wczesnym etapie. Bawełna po wrzuceniu do mieszaniny nitrującej nie zmienia swojego wyglądu, choć zazwyczaj trochę żółknie. Reakcja przebiega spokojnie.


Otrzymywanie

Sposób nr.1

Odczynniki

  • Kwas siarkowy(H2SO4) 98%
  • Kwas azotowy (HNO3) 65%
  • Czysta celuloza (wata)
  • Coś do zneutralizowania kwasu np. Wodorowęglan sodu (NaHCO3)
  • Woda demineralizowana
  • Woda z lodem

Skąd to wziąć?
Kwas siarkowy możemy kupić na stacji benzynowej pod postacią elektrolitu, jest to rozcieńczony kwas siarkowy 30-40%, więc musielibyśmy go zatężyć, konieczne jest stężenie bliskie 95%. Zarówno kwas siarkowy jak i azotowy mona oczywiście kupić w sklepie chemicznym lub wysyłkowo. Ceny kwasów są stosunkowo niskie około 8-14 zł za litr czystość techn. lub cz ale trzeba dużo płacić za przesyłkę kurierem. Celuloza jest to nic innego jak wata, tylko uwaga przeczytajcie czy to jest 100% bawełny. Najlepiej używać wacików kosmetycznych gdyż są one z najczystszej bawełny. Wodorowęglan sodu inaczej soda oczyszczona, dostać ją można w każdym sklepie spożywczym po parędziesiąt groszy. Wodę demineralizowaną można dostać na stacji benzynowej lub w Leader Price.

Sprzęt

  • Zlewka
  • Bagietka szklana
  • Lejek szklany lub Buchnera
  • Statyw
  • Cylinder miarowy
  • Pipeta
  • Kolba

Przygotowujemy kolbę i cylinder miarowy. Za pomocą pipety (lub prostu z butli dla ryzykantów) odmierzamy w cylindrze 25 ml kwasu azotowego. Przelewamy go do kolby. Następnie w ten sam sposób odmierzamy 40 ml kwasu siarkowego w cylindrze. Idziemy pod wyciąg lub na świeże powietrze. Wlewamy trochę kwasu siarkowego do kolby z kwasem azotowym i dość mocno mieszamy. Z kolby zacznie się ulatniać biały dym, jest to N2O4. Nalewamy kwasu po trochu i za każdym razem mocno mieszamy (mieszanie jest tu kluczowe, w innym wypadku mogą się stać dziwne rzeczy np. otrzymana NC będzie niepalna). Uważamy aby nie przegrzać mieszanki, co objawi się ulatnianiem się brązowych dymów. Jeśli tak się stanie to chłodzimy kolbę pod bieżącą wodą lub wstawiamy do miski z zimną wodą aż zawartość się ochłodzi. Po zakończeniu dodawania kwasu siarkowego mieszamy mocno ciecz przez ok. minutę, po czym odstawiamy do miski z zimną wodą do schłodzenia.
Gdy kwasy w kolbie ochłodzą się do temperatury pokojowej przelewamy je do zlewki (nadal będą dość mocno dymić duszącym gazem, także robimy to na świeżym powietrzu lub pod wyciągiem, w ostateczności przy oknie). Zlewkę dla ostrożności wstawiamy do miski z zimną wodą, musi owej wody być tyle aby zlewka się nie przewracała. Do zlewki wrzucamy waciki, bibułę filtracyjną lub inny rodzaj celulozy - ważne aby nie było jej za dużo, optymalna ilość przy tej objętości mieszanki estryfikującej to około 6 g (około 1 g na 10 ml - im mniej tym lepsza jakość NC). Zostawiamy całość na 20-30 minut do estryfikacji. Po upływie tego czasu wyjmujemy to co uprzednio wrzuciliśmy do zlewki i wrzucamy do możliwie dużej zlewki z zimną wodą. Mieszamy aby kwas poestryfikacyjny rozpuścił się w wodzie. Wylewamy wodę z kwasami, nalewamy nowej. Ustawiamy zlewkę w misce a następnie dosypujemy do zlewki powoli NaHCO3 lub Na2CO3 w postaci stałej lub dolewamy roztworu którejś z tych substancji w zimnej wodzie. Pojawi się obfite gazowanie, jest to dwutlenek węgla wypierany przez mocniejsze kwasy poestryfikacyjne. Gazu oraz tworzącej się piany może być tak dużo że całość "wykipi", z oczywistych względów należy unikać takiej sytuacji. Gdy nie pojawia się już gazowanie wyjmujemy nasz "obiekt" i przenosimy na lejek. Polewamy roztworem węglanu lub wodorowęglanu sodu aż przestaną pojawiać się pęcherzyki gazu. Następnie polewamy wodą demineralizowaną lub po prostu z kranu aby wypłukać wszelkie pozostałości. Jeśli chcemy zachować dużą ostrożność (a praktycznie jej nadmiar) moczymy naszą NC w kilkuprocentowym roztworze mocznika i zostawiamy do wyschnięcia. W przeciwnym razie możemy moczenie pominąć.
Gdy NC wyschnie jest gotowa do dalszego użytkowania.


Sposób nr. 2

Odczynniki

  • Kwas siarkowy H2SO4 98%
  • Azotan potasu KNO3
  • Czysta celuloza (wata)
  • Coś do zneutralizowania kwasu np. Wodorowęglan sodu (NaHCO3)
  • Woda destylowana
  • Woda z lodem

Skąd to wziąć?
Kwas siarkowy, celuloza, neutralizator kwasu, woda destylowana – patrz wyżej... Azotan potasu to nic innego jak saletra potasowa, dawniej można było ją kupić w sklepie spożywczym, teraz poszukaj w ogrodniczym jako nawóz (chociaż nie zalecamy) lub kup w sklepie bądź na forum.

Sprzęt

  • Zlewka
  • Bagietka szklana
  • Lejek szklany lub Buchnera
  • Statyw
  • Talerz głęboki
  • Pipeta
  • Waga

Jeśli brak Ci kwasu azotowego to nie martw się, przy produkcji nitrocelulozy możesz go zastąpić azotanem potasu. Zmieszaj 50 ml kwasu siarkowego i 50 g azotanu potasu, dodając małymi porcjami i mieszając za każdym razem. Zaletą w przypadku tej metody jest wyższa zawartość azotu poniewać mieszanina nitrująca zawiera początkowo mniej wody. Dalej patrz sposób nr 1 - używamy 1 g bawełny na 10 ml mieszanki estryfikującej.

Wykorzystanie nitrocelulozy

NC jest bardzo wszechstronnym MW. Jest najlepszym możliwym do pokazania "obiektem" pokazowym - spalająca się z ogromną prędkością wata lub wacik zawsze robi duże wrażenie. Oprócz tego można ją roztworzyć w acetonie. Jeśli taki nasycony roztwór przesączysz (zazwyczaj zostaje trochę kłaczków niezestryfikowanej bawełny) otrzymasz lakier nitrocelulozowy dobry np. do utrwalania prac plastycznych wykonanych węglem lub pastelami. W pirotechnice NC idealnie nadaje się na petardy i jako materiał miotający np. w szelkach. Używa się jej czasem jako spoiwa w mieszankach pirotechnicznych do gwiazdek. Absolutnie nie nadaje się ona na spłonki i bardzo słabo na ładunki kruszące, gdyż jest bardzo trudna do pobudzenia do detonacji.

Bezpieczeństwo
Załóż okulary ochronne i rękawice kwasoodporne. Nie wdychaj tlenków azotu, nie jest to zresztą ciekawe. Jak zawsze przy stężonych kwasach obchodź się bardzo ostrożnie i postaraj się nie zachlapać nimi całej pracowni/domowego laboratorium. Temperatura cieczy w zlewce podczas estryfikacji NIE MOŻE przekroczyć 70°C (zdarza się to rzadko przy bardzo dużych porcjach bawełny). Jeśli podczas estryfikacji zobaczysz obfite brązowe dymy i nagły wzrost temperatury wylej wszystko do zimnej wody (to również zdarza się bardzo rzadko i tylko przy dużych porcjach). Najlepiej jeśli powstrzymasz się przed robieniem dużych ilości (powyżej 50 g) NC na jeden raz. Dla bezpieczeństwa NC przechowuj mokrą w szczelnym słoiku i susz dobiero 1-2 dni przed planowanym użyciem. Sucha NC nie reaguje z metalami, nie zapala się samoistnie o ile nie jest skrajnie zakwaszona, ogólnie jest w miarę bezpieczna.
Oto galeria zdjęć i filmów z NC:


Download Video: MP4, HTML5 Video Player by VideoJS

Download Video: MP4, HTML5 Video Player by VideoJS

Download Video: MP4, HTML5 Video Player by VideoJS

Download Video: MP4, HTML5 Video Player by VideoJS


Artykuł napisał:
MaLuTkI
Czytany 15020 razy Ostatnio zmieniany środa, 14 grudnia 2011 23:20
Więcej w tej kategorii: « Proch Chloranowy
Zaloguj się, by skomentować