Здавалка
Главная | Обратная связь

Дослід 7. Одержання нітроцелюлози і плівок



Нітрати целюлози широко використовуються для виготовлення бездимних порохів, целулоїда, лаків, красок і т.і.

Одержання нітратів целюлози основане на етирифікації целюлози нітратною кислотою:

 

6Н7О2(ОН)3]n + 3HNО3 = [ С6Н7О2(ОNО2)3]n + 3Н2О

 

Ця реакція зворотня, тому для одержання високозаміщенних похідних до складу нітруючої суміші додають речовини, які можуть зв’язувати воду. Такими речовинами можуть бутисульфатна, фосфорна, оцтова кислоти, фосфорний і оцтовий ангідрид і інш. В промисловості нітрування проводять сумішшю нітратної і сульфатної кислот.

В залежності від складу нітруючої суміші і умов нітрування (час, температура, кількість води ) можуть бути одержані продукти різної степені заміщення і степені полімеризації, а значить, і різної розчинності. В процесі нітрування змінюється склад нітруючої сумішіщо призводить до зменшення степені заміщення. Щоб запобігти цьому явищу збільшують модуль вани, тобто відношення ваги целюлози до ваги нітруючої суміші. У виробничих умовах модуль вани 1:30 – 1 : 50, в лабораторіях 1 : 50 – 1 :100.

Реакція нітрації целюлози проходить досить швидко і в випадку рихлого матеріалу закінчується протягом кілька хвилин. Але із збільшенням вмісту води в суміші збільшується тривалість процесу до рівноважного стану. Для одержання однорідних продуктів нітрацію целюлози проводять протягом 30-90 хвилин.

З підвищенням температури швидкість процесу етирифікації збільшується, однак степень заміщення, яка відповідна данному стану рівноваги, не змінююється, але збільшується деструкція целюлози, що призводить до одержання низьков’язких нітратів.

В процесі нітрування проходять також реакції окиснення, гідролізу целюлози і утворення сірчанокислих ефірів целюлози. Останні при зберіганні можуть розкладатися і руйнувати азотнокислі ефіри целюлози. Тому для видалення сульфатів целюлози тобто для стабілізації нітроцелюлози застосовується промивка її горячою водою, слабким розчином соди і ін.

Для одержання колоксиліна, розчинного в спирто-ефірі, використовується слідуючий склад нітруючої суміші у вагових процентах: НNO3 - 17,0; H2SO4 -64,0; H2O - 19, 0.

Рекомендуємий склад нітруючої суміші і умови нітрування наведені в таблиці 1.

При приготуванні нітруючих сумішей заданих властивостей виходять із концентрацій і питомої ваги кислот і розраховують їх кількість в г і мл необхідне

для приготування 100 г нітруючої суміші. Визначають також кількість води, яку вводять з кислотами і яку необхідно ще додати.

Таблиця 1.

    № НNO3 H2SO4 H2O час температура модуль
16,0 64,0 20,0 1:100
16,0 64,0 20,0 1:100
16,5 64,0 19,5 1:100
16,5 64,0 19,5 1:100
17,0 64,0 19,0 1:100
17,0 64,0 19,0 1:100
17,5 63,5 19,0 1:100
17,5 63,5 19,0 1:100
18,0 63,0 19,0 1:100
18,5 63,0 18,5 1:100
19,0 62,5 18,5 1:100

 

 

Приклад: Необхідно виготовити 100 г нітруючої суміші складу(у вагових відсотках):

НNO3 - 17,0; H2SO4 -64,0; H2O - 19, 0. Є кислоти: нітратна,питома вага 1,40 з вмістом НNO3 - 65,30 ваг.%; сульфатна , пит.вага 1,82 з вмістом H2SO4

90,05 ваг.%.

Необхідна кількість нітратної кислоти визначається із співвідношення :

100 г кислоти містить 65,30 г

Х -«- -«- 17,00 г , звідки

Х = 17,0 х 100/ 65,30=26,03 г або 26,03 /1,40 = 18,6 мл

Кількість води, яка вводиться з нітратною кислотою складає: 26,03 – 17,00 = 9,03 г

Кількість сірчаної кислоти визначається аналогічно

100 г кислоти містить 90,05 г

У -«- -«- 64,00 г

У =64,00 х 100 /90,05 = 71,07 г або 71,07 : 1,82 = 39,5 мл

Кількість води , яка вводиться з сірчаною кислотою складає

71,07 - 64,00 = 7,07 г

Загальна кількість води, яка вводиться з нітратною і сірчаною кислотами буде:

9,03 + 7,07 = 16,10 г

Необхідно додати води:

19,00 - 16,10 = 2,90 г (мл)

Загальний об’єм нітруючої суміші складе:

18,60 + 39,05 + 2,90 = 60,55 мл

Техніка визначення

Розраховані кількості води, нітратної і сульфітної кислот змішують в тонкостінній колбі, охолоджують і переливають в банку. Наважку целюлози

( бавовняної вати ) 1 г швидко, погружають в нітруючу суміш скляною паличкою і закривають банку пробкою.

Нітрування проводять у витяжній шафі за температури вказаної і певний час.

Після закінчення нітрування нітруючу суміш зливають в окрему склянку для відпрацьованої нітруючої рідини, злегка віджимаючи нітроцелюлозу скляною паличкою.

Нітроцелюлозу виймають потім із реактивної банки і поміщають в склянку з великою кількістю холодної води, розмішують паличкою і залишають стояти 15 хвилин, після чого промивну воду зливають в раковину , в якій безперервно протікає вода. Після цієї промивки нітроцелюлозу відмивають на мідному решеті водопровідною водою, періодично віджимаючи рукою. Потім переносять нітроцелюлозу в склянку і кілька разів обробляють горячою дистильованою водою до нейтральної реакції (по метилоранжу ). Після цього нітроцелюлозу стабілізують , обробляючи її горячим1 %-им розчином соди 50 – 100 мл протягом 10 -15 хвилин.

Після стабілізації нітрат целюлози ретельно промивають водою до нейтрального середовища ( по фенолфталеїну). Промитий нітрат віджимають рукою, розпушують і здають лаборанту для сушки, спочатку за температури 20оС, а потім в сушильній шафі за температури не вище 60оС !

Після висушування нітроцелюлозу зважують і розраховують її вихід у відсотках від вихідної абсолютно – сухої целюлози:

 

Вихід % = Р1 х 100 / Р х К сух , де :

 

Р – вага повітряно-сухої вати, г;

Р1 – вага абсолютно сухого ефіра, г;

К сух – коєфіцієнт сухості бавовни.

Розраховують теоретичний вихід три-, ді-, і моноефіру целюлози, порівнюючи їх з практичним виходом і, таким чином, визначають характер одержаного ефіру.

За вказівкою викладача із одержаного нітроефіра целюлози одержують лак розчиненням в етил- чи амілацетаті або ацетоні, а також одержують нітроплівки – випаровуванням на склі або в кристалізаторі 2-4 %-вого розчину нітроцелюлози в суміші спирту і сірчаного ефіру у співвідношенні 1: 1.

 

Контрольні питання

1. Які види рослинної сировини вам відомі ?

2. Що таке рослинні олії ?

3. Які продукти можна одержати із рослинних олій ?

4. Де знаходять застосування продукти переробки рослинних олій ?

5. Як одержують оліфи ?

6. Як одержують лінолеум ?

7. Які штучні волокна одержують із целюлози?

8. Як перетворити целюлозу в ацетати целюлози?

9. Як перетворити целюлозу в нітрати целюлози?

10. Де використовують ацетати і нітрати целюлози?

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.