火棉,又称
硝化纤维素,
学名纤维素硝酸,是普通纤维素在
浓硫酸和
硝酸的混酸的作用下发生
酯化反应的产物,为一种分子链刚性较大的聚合物,相对分子量很大,
化学式为(C6H7N3O11)n。
火棉属于
硝酸酯类物质,是一种浅白色或淡黄色絮状体,无臭无味,不溶于水,能溶于有机
溶剂,比如可以溶在
丙酮、
乙酸乙酯、
四氢呋喃等一些溶剂中,极易着火,具有很强的爆炸性。火棉含氮量一般在11%~13%范围之间。火棉主要用作工业炸药和
发射药,例如制爆胶、抛射药(
伊士曼柯达公司、巴里斯泰火药等)、
推进剂。
可以用于军事,所以被称为“火棉”。不过,火棉的燃爆速度实在是太快了,甚至高于
三硝基苯酚。如果制成炮弹,那么在发射出炮筒之前就会爆炸,非常不安全。但是,用醇-醚混合
溶剂处理并碾压成型后,其燃爆速度就能明显减慢,可以用作枪弹、炮弹的发射药或者固体
火箭推进剂的成分。
硝化纤维素的爆炸反应方程式为:
2(C6H7O11N3)n→3nN2↑+7nH2O↑+3nCO2↑+9nCO↑由于其爆炸不产生任何烟尘,所以也被称作“无烟火药”。
学名纤维素硝酸酯,旧称硝化纤维、硝化棉。NC是一个聚合物。其分子量很大。它的
分子式是[C6H7O2(ONO2)a(OH)3-a]n,其中a为酯化度,n为
聚合度。习惯上用含氮量百分数代表酯化程度。工业上把NC分为1号强棉(含氮≥13.13%),2号强棉(含氮11.9%~12.4%),3号弱棉(含氮11.8%~12.1%),爆胶棉(含氮11.94%~12.3%),火胶棉(含氮12.5%~12.7%),
清漆用棉(含氮11.6%~12.2%),赛璐珞棉(含氮10.8%~11.2%)等。为了便于理解,又有文献把含氮≤12.4%的NC称胶棉,把含氮\u003e12.4%的称火棉。NC和棉花在外观上本来区别不大,工业品由于经过了安定处理,是白色纤维样粉末。不溶于水,溶于丙。NC的溶解性与含氮量有关。工业上常用醇醚合剂作
溶剂,不同含氮量NC在1:2的醇醚合剂中的
溶解度。含氮量(%)13.1~13.412.75~13.112.5~12.7512.0~12.511.0~12.0~10.0~11.09~107.0~9.0\u003c7.0溶解度(%)不≤3050~10095~10090~10080~10030~90≤30不NC在着火时以极快的速度燃烧。燃烧时发出黄色火焰而不产生烟尘。低氮量的NC在密闭条件下难以燃烧,尤其是在直径细时。高氮量的能引起爆炸。当用
溶剂处理NC后,蒸干溶剂形成白色塑料样物质,燃速降低。NC不但易着火,感度也较高,
撞击感度50%(2㎏落锤,8cm落高,火胶棉)。一号强棉的爆速为6300m/s(经过溶剂处理,密度ρ=1.3g/cm3),作功能力126%。
NC主要用作工业炸药和
发射药,例如制爆胶、抛射药(
伊士曼柯达公司、巴里斯泰火药等)、
推进剂。高氮量NC用于土枪发射药中,能增加威力,减少枪口烟尘。NC的
丙酮溶液叫
硝化纤维素,是良好的烟火剂
粘结剂。市售的NC含氮量仅10%左右,只能用作油漆、粘结剂及试剂的原料。