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:
[С6Н7О2(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.
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.
|