Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

Nitroceluloza

22. března 2007 v 18:04 |  Pyrotechnika
Trinitrát celulosy, ,,střelná bavlna"


Vlastnosti :
Poprvé byla střelná bavlna připravena již r. 1832 ve Francii a r.1846 v Německu.Střelná bavlna neboli nitrocelulosa,vojenské značení CP-1 je velmi účinnou a brisantní výbušninou, která se dříve používala jako vojenská trhavina.
Vzhledem k její vysoké citlivosti na plamen a tření se od tohoto použití upustilo.
V současnosti se používá na přípravu bezdýmných prachů. Pro tento účel se nitrocelulosa želatinuje, čímž ztrácí svůj brisantní účinek.
Síla a účinnost závisí na počtu NO2-skupin(%N), tedy stupni nitrace.

Podle toho se rozděluje do několika supin:
Název:
střelná bavlna (trinitrát)
kollodiová bavlna (dinitrát)
drobivá Nitrocelulosa
% N:
14,14 až 12,76 %
11,97 až 11,18 %
10,12 až 1,0 %
Střelná bavlna s obsahem 14-12,7 % dusíku je tzv. trinitrát celulosy (CP-1, NC1).
Vzhledově může být bílá až medově zbarvená vláknitá látka . Dotykem je drsnější než vata, bez chuti a zápachu, ve vodě nerozpustná, na vlhkém vzduch přijímá okolo 8-10% vody. Znečištěná látka uvolňuje oxidy dusíku, samovolně se rozkládá a současně zahřívá (samovznícení, výbuch).
Dobře vypraná a zneutralizovaná nitrocelulosa je stabilní, ale stále nebezpečná kvůli vysoké citlivosti ke tření a nárazu (výška pádu na kastově padacím kladivu při hmotnosti 2kg: 15-18cm).
Proto se nitrocelulosa s vysokým obsahem dusíku smí přepravovat pouze zvlhčená minimálně 20 % vody, nebo směsí s 50%ním alkoholem. V tomto stavu se dříve používala i k trhacím pracím, roznět se prováděl náložkou z suché lisované nitrocelulosy.

Výbušné vlastnosti :
Nitrocelulosa je velmi snadno zápalná, teplota zážehu je 180°C. Patří mezi nejsnáze zapalitelné látky.
V malém množství na volném prostoru po zapálení rychle shoří, nadkritické množství (více než 50g) zapálené plamenem za stejných podmínek vybuchne. Želatinovaná nitrocelulosa zapálením na volné ploše vždy shoří bez exploze.

Nitrocellulosa s 13,4% N má tyto výbušinářské vlastnosti:

Teplota exploze2220-2670 °C
Detonační rychlost (D max.)7300 m/sec.
Energie výbuchu (E)800-1040 kcal/kg
Objem výbušných plynů (Vo)860-970 l/kg
Citlivost k nárazu dle Kasta15-18cm (2kg)


Želatinací částečně ztrácí svůj brizanční charakter a detonuje obtížněji.
Přídavkem 10% DNT k želatinované CP1 se zamezí brisančnímu účinku při slabším podnětu (plamen, náraz, kapslové roznětky). Toho se průmyslově využívá při výrobě bezdýmných střelných prachů.

Postup :
1. Do kádinky ponořené do větší nádoby se studenou vodou nalijeme 25 ml konc. kyseliny dusičné (65%) a 45 ml konc. kyseliny sírové (91-96%).

2.
Když se nitrační směs ochladí na 20°C vkládáme po částech tolik obvazové vaty, aby všechna nasákla kyselinou (cca 2-3g).
Vatou můžeme lehce pohybovat skleněnou nebo plastovou tyčinkou, aby lépe nasákla.
Vhodnější z hlediska bezpečnosti a dokonalejšího nasáknutí celulosy nitrační směsí je opačný postup, kde bavlnu nejprve vložíme na dno kádinky a přiléváme k ní vychlazenou nitrační směs.
Musíme však postupovat velice opatrně, při nitraci nesmíme tyčinkou celulosu třít ani do ní ťukat, mohla by se snadno vznítit.
Znám případ, kdy se celá směs vlivem tření zapálila a vylétla jistému ,,chemikovi" přímo do obličeje. Také nezapomeňte sledovat teplotu, nesmí přestoupit 25°C.
3. Nasycenou vatu necháme v kádince 30-40 minut, pak ji vyjmeme, nebo celý obsah vyklopíme do nádoby se studenou vodou.
Tam ji zneutralizujeme 5%ním roztokem uhličitanu sodného do neutrální reakce a asi 10 minut promýváme proudem vody z vodovodu. Dobré je také vložit připravenou nitrocelulosu do 3-5% roztoku Na2CO3 a nechat ji v roztoku alespoň 10 hodin. Zbytková kyselost se důkladněji odstraní.
Nakonec dobře promytou nitrocelulosu rozprostřeme v tenké vrstvě na papír a necháme na vzduchu uschnout při laboratorní teplotě.

Jak jste si asi všimli, používá se velkého přebytku nitračních kyselin k celulose, optimální hmotnostní poměr je 50:1, akceptovat lze ještě poměr kolem 40:1. V našem případě je při použití 2g celulosy v nitrační směsi poměr roven 58,7:1 a při použití 3g celulosy 39:1.
Získaný produkt při esterifikaci uvedeným množstvím kyselin a použití 3g celulosy má obsah 12,92% dusíku. Při navážce 2g celulosy je obsah dusíku roven 13,47%.

Čištění nitrocelulosy:
Použití nitrocelulosy pro amatérské aplikace je věc veskrze nevýhodná, protože při nedokonalém odstranění kyselin z produktu se velmi rychle rozkládá. Nitrocelulosu musíme opravdu dobře zneutralizovat a promýt vodou do neutrální reakce. V opačném případě (při špatné neutralizaci kyselin) se produkt začne časem rozkládat a při skladování většího množství riskujete nechtěný výbuch.
Nevyrábějte a neskladujte více jak cca 20g střelné bavlny. I při zdánlivě dokonalém promytí vždy uvízne určité procento kyselosti uvnitř vláken bavlny.
K odstranění této kyselosti a získání dokonale stabilního produktu jsou možné 2 postupy:

A, vyrobenou, zneutralizovanou a promytou střelnou bavlnu rozemlet pod vodou na prášek (v tzv. holendru- což je ale dosti těžko dostupné zařízení)
B, nebo snáze vložením promyté a znetralizované NC1 do vroucí vody a obyčejným vařením po dobu přibližně 20-30 minut (dokonalejší metodou je vyvaření ve vodě pod tlakem, např. v běžném papinově tlakovém hrnci :-)).
Možná se vám to zdá trochu divné, ale je to jeden z nejlepších způsobů stabilizace střelné bavlny.
Použití :
Dobře usušený trinitrát vyzkoušíme - na první pohled nedošlo k žádné větší změně, ale když jej zapálíme, prudce shoří.
Slisovaný trinitrát celulosy po zažehnutí horkým plamenem (přehřátím) exploduje s velkou brizancí. Velmi snadno se zapálí pomocí odporového drátu (díky snadné zápalnosti se průmyslově používá na přípravu elektrických rozněcovadel).
V acetonu se rychle rozpouští na bezbarvý lak, který po uschnutí a zapálení prudce shoří- vznikne bezdýmný střelný prach (prakticky to není pravý bezdýmný prach, ale na této metodě je založena výroba střelných prachů- nitrocelulosa se želatinuje nitroglycerinem nebo nitroglykoly za přídavku stabilizátorů- difenylaminů nebo centralitů).

Střelná bavlna je sice citlivější k mechanickým impulsům než třeba TNT nebo RDX, ale v takovém stavu jakou jsme ji připravili obsahuje asi 8% vlhkosti (i když na to nevypadá :).
Tato voda znemožňuje dosáhnout maximální síly a rychlosti detonace a zároveň snižuje citlivost až na úroveň TNT. Samozřejmě jen při slabém roznětu třaskavinou. Naopak, pokud se použije lisovaná střelná bavlna zvlhčená 10-20% vody, iniciovaná přídavnou náložkou, bude její detonační rychlost vyšší. (Pro srovnání dle Urbanskiho: detonační rychlost odvodněné nitrocelulosy = 6300m/s při hustotě 1,30g/cm3 oproti 6800m/s u nitrocelulosy s 16% vody za stejných podmínek).

Zbytkovou vlhkost je možné odstranit promytím nitrocelulosy bezvodým nebo vysoko procentním ethanolem (nad 92%).
Dehydratovanou NC1 s vysokým obsahem dusíku je možné použít místo sekundární náplně rozbušek (začátkem století se tyto rozbušky obsahovali čistou nitrocelulosu a její směs s trinitrofenolem).
Nevýhodou mimo poměrně malé stability nitrocelulosy bez použití stabilizátorů typu difenylamin a jim podobných je poměrně malý účinek takovýchto rozbušek v důsledku nižší dosažené hustoty při lisování. Rozbuška s 1g NC1 je proto v lepším případě ekvivalentní rozbušce číslo 6.
Primárním iniciátorem je nejlépe azid olovnatý, fulminát rtuťnatý, diazodinitrofenol a nyní již zavrhnutý hexamethylentriperoxiddiamin (menší stabilita).
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama