Реконструкція ділянки виробництва нітроцелюлозної емалі НЦ-132 чорного кольору, страница 4

          Майже усі модфіковані маслом алкидні смоли поєднуються з нітроцелюлозою у любих співвідношеннях. Таким чином у нітролак непрямим шляхом вводять жирне масло, яке діє як пластифікатор та підвищуючий якість лаку компонент. Незабаром були отримані модифіковані маслом смоли й на іншій основі, і вибір смол для виробництва так званих комбінованих лаків став більше. Вміст нелеткої частини у таких комбінованих нітролаків практично навряд чи більше, чим в згаданих вище звичайних нітролаків, що не містять смоли, але введення модифікованих смол у багатьох випадках настільки підвищує якість лаку, що їх можна без всяких обмежень вводити до лаку, до яких пред’являються підвищені

вимоги [6].

          Поліпшення якості целюлозних лаків на цьому, у загальних рисах, закінчується, якщо тільки у наступні роки не відкриються нові можливості, які у даний час не можна ще передбачити.

          Маються науково-технічні передумови для створення нового типа лакофарбового матеріалу на основі водяних дисперсій нітроцелюлози з мінімальним вмістом органічних розчинників, що можуть бути використані для побутового, будівельного, а можливо й промислового призначення [3].

1.2 Одержання нітроцелюлозних лакофарбних матеріалів [2].

Целюлоза є один з найпоширеніших природних полімерів, отримуваний в промисловості очищенням волокон рослинних тканин (деревина, бавовна) від целюлозних компонентів.

Ефіри целюлози є продукти заміщення водневих атомів  гідроксильних груп целюлози на спиртові (при отриманні простих ефірів) або кислотні (при отриманні складних ефірів) залишки.

Нітрат целюлози є волокниста речовина білого кольору. Переважну більшість лакофарбних матеріалів на основі ефірів целюлози отримують з використанням 95% нітрату целюлози [C₆H₇O₂(ONO₂)_х]_n.

Для отримання нітроцелюлози як нітруючий агент застосовують суміш що складається з сірчаної і азотної кислот і води. Невеликий вміст в нітруючій суміші азотистої кислоти і органічних домішок на процес нітрації не впливає.

Властивості нітрованой целюлози в значній мірі залежать від складу нітруючої суміші, від методу нітрації і від виду початкової целюлози. Для нітрації застосовують суміш азотної кислоти з міцною сірчаною кислотою. Це було запропоновано Шондейном вже в 1846 р. [9].

По реакції

HONO₂ + 2H₂SO₄ ↔ H₃O⁺ + 2HSO⁻₄ + N⁺O₂ (1)

генерується нітроній - іон N⁺O₂. Ця реакція є кислотною - основна рівновага, в якій сірчана кислота - кислота, а азотна - підстава.

          Оскільки нітроній є іон є електрофільним реагентом, він атакує нуклеофільниє центри целюлози, а саме кисневі атоми гідроксильних груп. В результаті цієї атаки утворюється ковалентная зв'язок N-O і виникає іон оксонія:

На практиці зазвичай вживають суміш нітрації, що складається з однієї частини азотної кислоти і три або (рідше) двох частин міцної сірчаної кислоти та небагато води. Вміст азотної кислоти в суміші складає 24-30%, а води від 10 до 20% [1, с. 15]. Кількість нітруючої суміші, необхідної для нітрації, зазвичай в 50-70 разів більше ваги целюлози. Надлишок нітруючої суміші забезпечує більш рівномірне змочування целюлози, зменшує ступінь розбавлення нітруючої суміші за рахунок води, що виділяється в процесі реакції, і приводить до підвищення ступеня нітрації. При малих кількостях нітруючої суміші в результаті витрати азотної кислоти і виділення води швидко порушується рівноважна концентрвция кислот. Із збільшенням змісту води в нітруючій суміші ступінь нітрації зменшується [9].

Температуру нітрації вибирають залежно від отримуваного сорту нітроцелюлози в межах від 30 до 400°С. Нітрація продовжується зазвичай від 30 до 60 хвилин.

          Схему процесу нейтралізації можна представити наступному образом:

(4)

Ця реакція протікає в гетерогенному середовищі. Разом з реакцією (4) протікають і інші процеси. До їх числа відноситься частковий гідроліз макромолекули целюлози по ацетальних зв'язках, що призводить до зниження молекулярної маси і збільшення ступеня полідисперсності продукту реакції. Температуру нітрації вибирають з таким розрахунком, щоб звести до мінімуму частку небажаних побічних реакцій. Зазвичай нітрацію проводять при Т=35-40⁰С.