[科普中国]-硝化纤维素

硝化纤维素又名硝酸纤维素、硝化棉、棉体火棉胶等，属硝酸酯类，白色或微黄色棉絮状，溶于丙酮。为纤维素与硝酸酯化反应的产物。硝酸纤维素是用精制棉与浓硝酸和浓硫酸酯化反应而得。1

简介硝酸纤维素是用途最广的纤维素酯类之一，硝酸纤维素的工业生产较纤维素的其他酯类要早。1832年就利用浓硝酸处理棉花、木材纸张等制得3纤维素硝酸酯；在1845年就已采用含硝酸和硫酸的硝化混合物处理纤维素；从1869年起硝酸纤维素被应用在塑料（赛璐珞）生产中；从1886年开始就制造无烟火药；在1884-1890年，最早的制造人造丝的方法出现后，硝酸纤维素就改用作原料。5

性质硝酸纤维素是一种白色或微黄色纤维状聚合物，无臭、无味，耐水、耐稀酸、耐弱碱和各种油类。不溶于水，溶于酯、丙酮等有机溶剂。25

其机械性能取决于分子的大小，较高分子质量的CN制成的膜有较大的弹性，降低分子质量，膜会变脆，它们的抗拉强度会下降。因为它们的微晶结构，硝酸纤维素膜是光学各向异性的，在偏振光中的颜色变化与CN的氮含量有关。含11.4%N的CN呈暗红色，含12.0% -12.6%的CN为蓝色到绿色，含11.5% -11. 8%的CN呈黄色。CN的折射率为1.51，最大光投射达到313nm。暴露在太阳光，尤其是紫外光下，对硝纤膜有不利影响，会使它发黄变脆。溶剂、软化剂和树脂可加速或阻止发黄。5

分类纤维素的3个羟基可全部或部分被硝酸酯化，不同的硝化度与下列理论含氮量有关。含氮量为10.8%-12.6%的硝酸纤维素适合作为腊克的棉原料，含氮量大于12.3%的只适合作为炸药。5

醇溶性CN（A型）：含氮量约为10. 9% -11.3% ，在醇类、脂类和酮类中迅速溶解。中等溶解度CN（AM型）：含氮量约11.4% -11.7%，在酯类、酮类中溶解，与醇有优异的掺合性或可混性。酯溶性CN（E型）：作为腊克棉用含氮量是11.89 -12.2%，含氨量大于13. 7%是作为火棉用，能迅速溶于酯类、酮类和乙二醇醚类中。5

市场现状纤维素是用精制棉与浓硝酸和浓硫酸酯化反应而得到的。掌握混酸比例、温度可制得含氮量不同的品种。1

硝化棉有军用和民用两大应用领域。军用部分主要集中在兵器火炸药行业生产。民用部分用于涂料、赛璐珞、人造纤维、油墨、电影胶片、化妆品等多种领域。1

硝化棉的全球市场情况是：欧美市场萎缩，亚洲市场尤其是中国市场发展快速。但是全球硝化棉的生产能力已经大于市场需求，产能过剩。中国是硝化棉的消费大国，同时也是该产品的生产大国，国内的硝化棉厂家也在纷纷扩大产能，国内的生产能力也已经过剩在这种情况下，未来的市场竞争将会十分激烈。1

生产工艺工艺1. 硝化

将经筛选剔除杂质、棉籽而干燥好的脱脂的棉纤维绒分小块投人混酸中，加量不宜过多，以混酸能将棉绒淹没又可以便于翻动为适。然后将该容器浸在25℃-34℃的恒温水浴中加热升温，同时将容器中的棉绒轻轻翻动反应，后进行检查。检查时取出硝化棉少许，用水清洗至呈中性，再用酒精洗净，挤干附着的酒精，分别加入丙酮及醇醚混合液（1：3） 中，如均能完全溶解，即表示硝化完全；如均不溶，则表示硝化不完全；如只溶于丙酮，则表示硝化已过。1

2. 洗涤干燥

硝化完成后取出用清水充分洗涤干净，直至洗液呈中性为止，并用蓝石蕊试纸检查。然后用纸吸去水分，挤干。在低温下（30℃左右）干燥，即得白色（微黄）透明的硝化棉。1

注意问题1.要严格控制硝酸浓度及硝化时间，以保证生产物符合要求。1

2. 在生产时火棉易燃易爆，干燥时应避火贮存。1

3. 完全硝化纤维索绒需用比重1.41的浓硝酸，不用比重1.51的发烟硝酸。1

影响一、健康危害

侵入途径：吸入。2

健康危害：硝化棉本身对健康基本无害。2

二、环境影响

危险特性：暴露在空气中能自燃。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂和大多数有机胺接触能发生强烈反应，引起燃烧或爆炸。通常加乙醇、丙酮或水作润湿剂，润湿剂干燥后，容易发生火灾。2

燃烧（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物。2

泄漏应急处理一、泄漏应急处理

隔离泄漏污染区，周围设警告标志，切断火源。建议应急处理人员戴好防毒面具，穿相应的工作服。使用无火花工具收集于密闭容器中作好标记，等待处理或在保证安全情况下，就地焚烧。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。2

二、防护措施

工程控制：密闭操作，局部排风。2

呼吸系统防护：空气中浓度较高时，佩带防尘口罩。2

眼睛防护：戴安全防护眼镜。2

防护服：穿工作服。2

手防护：必要时戴防护手套。2

其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。2

三、急救措施

皮肤接触：用流动清水冲洗。2

眼睛接触：用流动清水冲洗。2

吸入：脱离现场。2

灭火方法：雾状水、二氧化碳、泡沫、砂土6

主要用途（1）含氮量高的俗称火棉，用以制造无烟火药；含氮量低的俗称胶棉，用以制造喷漆、人造革、胶片、塑料等。7

（2）用于制文教用品、日常生活用品、仪表标牌等。8

（3）用于油墨、皮革、各种硝基漆、胶帽、打字蜡纸等。4

（4）用于制药工业、摄影底片、照像底片及皮革的制造。4

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学