ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ (нитроцеллюлоза), сложные целлюлозы эфиры общей формулы [C₆H₇O₂(OH)_3-x(ONO₂)_x]_n. Твердые волокнистые вещества белого цвета. Степень этерификации х, или степень замещения (СЗ), изменяется в диапазоне 0-3; ее рассчитывают, исходя из содержания азота [N] (% по массе) по формуле: СЗ = 3,6[N]/(31,1 - [N]). В зависимости от СЗ различают следующей основные виды технических ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н.: коллоксилин (10,7-12,2% N), пироксилин №2 (12,2-12,5% N), пироксилин № 1 (13,0-13,5% N). Степень полимеризации п ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. колеблется в широких пределах: от 150 до 3500 (молекулярная масса 38,5-500 тысяч). ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н.- бризантные взрывчатые вещества; основные свойства: теплота взрыва около 3600 кДж/кг; скорость детонации 7,3 км/с (при плотность 1,2 г/см³); чувствительность к удару 5-10% (груз 2 кг, высота падения 25 см).
Плотность ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. незначительно зависит от содержания N; например, для коллоксилина, содержащего 11,8-12,2% N, плотность 1,58-1,65 г/см³. Температуры плавления ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. лежат выше температур разложения; водопоглощение и для ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н., содержащих, например, 11,8-12,2% N, составляют соответственно 2-3% и 1,51.
Растворимость ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. в различные растворителях зависит от СЗ. Низкозамещенные нитраты (0,5-2% N) раств. при комнатной температуре только в 6%-ном растворе NaOH, при содержании 9-11% N - в этаноле. ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н., содержащие 11,0-12,7% (СЗ 2,0-2,5), растворим в кетонах, сложных эфирах (например, этилацетате), фурфуроле, диоксане, циклогексаноне, бутилцеллозольве и др.; универсальным растворителем ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н., содержащих 10,5-14,4% N (СЗ 1,8-3,0), служит ацетон. ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. с любой СЗ не растворим в воде и неполярных растворителях (например, в бензоле, СCl₄). ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. не устойчивы к действию кислот (разбавленый минеральных кислоты вызывают медленную денитрацию) и щелочей (омыляют и разрушают, особенно спиртовые растворы).
Нестабилизированные ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. обладают малой атмосферостойкостью и очень низкой термодинамически стабильностью; в обычных условиях безводные нитраты разлагаются менее чем через 3 мес. При нагревании ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. подвергаются деструкции уже при 40-60 °С, причем скорость разложения быстро возрастает с повышением температуры и в присутствии кислот и щелочей. Термич. разложение ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н.- самоускоряющийся процесс, а при быстром нагревании возможны вспышка (для ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н., увлажненных спиртами, температура вспышки 13 °С) и взрыв. Температура воспламенения зависит от скорости подвода теплоты: при медленном нагревании -190 °С, при быстром - от 160-170 до 141 °С. Энергия активации термодинамически распада и тепловой эффект термодинамически разложения на воздухе ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. составляют соответственно 119-142 МДж/моль и 3,15 МДж/кг. Введение стабилизаторов (например, дифениламина) повышает атмосфере- и термостойкость ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н.
Для получения ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. применяют облагороженную хлопковую целлюлозу. После разрыхления и сушки ее нитруют в спец. аппаратах (нитраторах) или центрифугах при 30-45 °С смесью, которая при производстве коллоксилина (пироксилинов) включает 20-25 (20-30)% HNO₃, 55-60 (60-70)% H₂SO₄ и 18-20 (5-10)% Н₂О; отношение массы нитрующей смеси к массе целлюлозы 40-50. Чем выше содержание в смеси воды, тем ниже степень полимеризации образующихся эфиров. Максимальная СЗ (2,8) достигается при содержании в смеси 3,5-5,0% Н₂О. После нитрования полученный продукт отфильтровывают от кислотной смеси, многократно промывают холодной водой, разбавленый раствором соды и снова водой, затем отжимают и хранят при содержании воды 20-35%. При необходимости ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. обезвоживают спиртом. Наряду с описанным периодическим известны непрерывные способы про-из-ва Ц. н.
Области применения ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н. зависят от содержания в них азота. Коллоксилин используют в производствах нитроцеллюлозных пластмасс (этролов), целлулоида, нитролаков. нитроэмалей, бездымного пороха, динамита и др. ВВ, для жела яниза-ции нитроглицерина; пироксилины - в производстве бездымного пороха. Осн. недостаток ЦЕЛЛЮЛОЗЫ НИТРАТЫ н.- высокая горючесть (температура воспламенения и температура самовоспламенения 141 °С), что ограничивает возможности их применения.

Литература: Закощиков А. П., Нитроцеллюлоза, М., 1950; Роговин 3. А., Химия целлюлозы, М., 1972; Энциклопедия полимеров, т. 2, М., 1974, с. 377-80; Коваленко В.И., "Успехи химии", 1995, т. 64, № 8, с. 803-17.

В. Н. Кряжев.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей