2. Характеристика продукции, сырья и материалов

2.1 Характеристика готовой продукции

Коллоксилин «Н», [C₆H₇O₂(OH)_0,74 (ONO₂)_2,26]_n ОСТ В84-2440-90Т используют для изготовления баллиститного пороха и сферических продуктов, изготовления лаков и пленок.

Содержание азота 11,5-12%. Полностью растворяется в смесях спирта и эфира, в ацетоне.

Физико-химические свойства нитроцеллюлозы:

1) Действие на нитроцеллюлозу различных реагентов

По сравнению с целлюлозой нитроцеллюлоза обладает большей устойчивостью к действию растворов кислот. Разбавленными до 1% растворами сильных кислот можно обрабатывать нитроцеллюлозу при высоких температурах в течение длительного времени, при этом содержание азота в ней не изменяется.

Серная кислота с массовой долей 20% на нитроцеллюлозу почти не действует, а с массовой долей 92% при минусовых температурах денитрует и растворяет нитроцеллюлозу. Эта реакция используется при определении содержания азота в нитроцеллюлозе по методу Лунге.

Азотная кислота с массовой долей 50% при минусовых температурах медленно денитрует нитроцеллюлозу с образованием низкомолекулярных продуктов. Азотная кислота с массовой долей 80-85% растворяет низкомолекулярные нитраты целлюлозы. При нагревании до 70-80⁰С азотная кислота с массовой долей 60% разрушает нитраты целлюлозы, в холодном состоянии денитрует с постепенной деполимеризацией частиц и разрушением волокна.

Нитроцеллюлоза устойчива и к действию окислителей. Небольшая чувствительность нитроцеллюлозы к кислотам и окислителям позволяет производить отбелку высококачественных коллоксилинов в кислотной среде.

Щелочи очень легко омыляют (денитруют) нитроцеллюлозу. Разбавленные до 1% растворы едких щелочей при минусовых температурах вызывают денитрацию нитроцеллюлозы и снижение вязкости.

Нитроцеллюлоза чувствительна к свету. При интенсивном и длительном воздействии света на нитроцеллюлозу наблюдается ее медленное разложение.

Под действием света уменьшается содержание азота, появляются газообразные продукты разложения, уменьшается масса нитроцеллюлозы, ее механическая прочность, вязкость.

2. Свойства нитроцеллюлозы как взрывчатых веществ

Сухая нитроцеллюлоза очень чувствительна к удару и трению. Детонация может быть вызвана ударом стальным предметом, ружейной пулей при выстреле.

Нитроцеллюлоза с повышенной влажностью малочувствительны к удару. При замерзании влажных нитратов целлюлоз чувствительность к удару резко увеличивается.

2. Растворимость нитроцеллюлозы

Нитроцеллюлоза низкой вязкости растворяется в определенных растворителях, тогда как нитроцеллюлоза с высокой вязкостью только набухает в этом растворителе.

Нитроцеллюлоза хорошо растворяется во многих органических растворителях: спиртоэфирной смеси, ацетоне, этилацетате, частично в этиловом спирте. Кетоны, сложные эфиры растворяют при комнатной температуре нитроцеллюлозу с различным содержанием азота и вязкостью.

Низшие спирты – этиловый и метиловый – являются растворителями ограниченного действия. В этиловом спирте нитроцеллюлоза образует растворы лишь при содержании в ней 10,7-11,1% азота при низкой вязкости.

Растворяющее действие метилового спирта, как и этилового, зависит от степени этерификации нитроцеллюлозы. Однако метиловый спирт в отличие от этилового полностью растворяет многие нитраты целлюлозы даже при комнатной температуре с содержанием азота менее 12,6%. Повышение температуры до 100⁰С практически не влияет на растворимость нитроцеллюлозы в этиловом и метиловом спиртах.

Растворимость нитроцеллюлозы с содержанием азота 11,82-12,7% в труднолетучих растворителях (нитроглицерине, нитроксилитане, нитродигликоле) незначительна и составляет при комнатной температуре не более 1%, с повышением температуры до 80-90⁰С растворимость нитроцеллюлозы увеличивается.

2. Вязкость нитроцеллюлозы

Вязкость раствора нитроцеллюлозы является основным требованиям к технологическому процессу их получения, которая предопределяет физико-механические свойства нитроматериалов, покрытий и пленок на основе нитроцеллюлозы.

Уменьшение вязкости облегчает формирование порохового шнура, ускоряет и улучшает пластификацию пороховой массы, снижает расход растворителя.

Однако очень низкая вязкость нитроцеллюлозы уменьшает механическую прочность пороха.

При хранении нитроцеллюлозы при 20⁰С условная вязкость не изменяется, при повышении температуры до 40-45⁰С снижается. С повышением температуры условная вязкость всех видов нитроцеллюлозы уменьшается, с понижением температуры – повышается.

Не рекомендуется смешение разных партий нитроцеллюлозы для получения средней условной вязкости. При смешении нитроцеллюлозы с различной вязкостью ухудшаются физико-механические характеристики смеси по сравнению с исходными продуктами.

2. Химическая стойкость нитроцеллюлозы

Нитроцеллюлоза химически стойкая, но на ее стойкость сильно влияет содержание в ней связанной и свободной серной кислоты. Связанная серная кислота находится в виде смешанных серно-азатных эфиров. Свободную серную кислоту, находящуюся внутри волокна нитроцеллюлозы, называют «закапсюлированной» кислотой.

Серно-азотные эфиры легко разрушаются в процессе стабилизации нитроцеллюлозы в нейтральной или слабокислой среде. Для удаления «закапсюлированной» серной кислоты требуются более длительные щелочные варки, массовая доля щелочных растворов не должна превышать 0,02-0,03%.

При увеличении температуры до 90-100⁰С удаление «закапсюлированной» серной кислоты происходит с большой скоростью.

Основные требования к коллоксилину представлены в табл. 1

Таблица 1 - Требования к коллоксилину «Н»

Показатели	Норма
1	2
Объемная концентрация окиси азота, мл NO/гр	189-194,5
Растворимость в этиловом спирте, %, не более	10
Растворимость в спиртоэфирной смеси, %, не менее	98
Вязкость условная, 0Э	1,9-3,0
Химическая стойкость, мл NO/гр, не более	2,5
Щелочность, %, не более	0,2
Массовая доля золы, %, не более	0,5
Массовая доля влаги, %, не менее	25
Степень измельчения по методу просеивания, %: - остаток на сите 063, не более - остаток на сите 016, не более	0,2 2,0-7,0
Засорение коллоксилина посторонними включениями, видимыми на глаз (щепа, окалина)	Не допускается

Готовая нитроцеллюлоза (в виде водной взвеси) хранится в емкостях и транспортируется по массопроводу с помощью массонасоса.

Отжатая нитроцеллюлоза хранится на складе в упакованном виде в мягкой таре. Хранить нитроцеллюлозу можно только в увлажненном состоянии на деревянных стеллажах, температура воздуха в помещении должна быть 5⁰С, относительная влажность не менее 65%. Нитроцеллюлоза при хранении должна быть защищена от воздействия нагревательных приборов.

Транспортируется крытым автомобильным, речным или железнодорожным транспортом.

2.2 Характеристика сырья и материалов

Хлопковая целлюлоза марки ХЦ [С₆Н₇О₂(ОН)₃]_n ГОСТ 595-79 является основным компонентом для получения коллоксилин Н.Основные требования к целлюлозе представлены в табл. 2

Таблица 2 - Требования к хлопковой целлюлозе

Показатели	Норма
1	2
Содержание альфа-целлюлозы, %, не менее	98,2-99,5
Количество непронитрованного остатка после 5- минутной нитрации, %, не более	-
Содержание лигнина, %, не более	-
Содержание смол и жиров при экстрагировании дихлорэтаном, %, не более	-
Смачиваемость (поглощение водой навеской целлюлозы в 15 г), г, не менее	145-150
Растворимость в 3%-ном растворе едкого натра, %, не более	-
Содержание золы, %, не более	0,1

Продолжение таблицы 2

Впитываемость по воде, мм, не менее	-
Содержание пыли, %, не более	2
Содержание остатка нерастворимого в серной кислоте, %, не более	0,10
Плотность прессования целлюлозы в кипах, кг/м3	-
Разрывная длина, м, не менее	-
Влажность при поставке, %, не более	8

Транспортируется железнодорожным или автомобильным транспортом. Хранится строго по партиям в закрытом не отапливаемом складе. Срок хранения – 1 год со дня изготовления в упаковке изготовителя.

Нитрующая смесь (рабоче - кислотная смесь РКС) состава:

НNO₃ - 23,0 %

Н₂SO₄ - 59,5 %

Н₂О - 17,5 %

Регенерированная азотная кислота собственного изготовления 94% НNO₃ ТУ 84-7507808.32-92 используется для приготовления рабочих кислотных смесей. Это бесцветная жидкость с плотностью 1520 кг/м³, температура кипения 82,6⁰С, температура плавления -41,6⁰С. Является сильным окислителем. Не горюча, не взрывоопасна. Основные требования к азотной кислоте представлены в табл. 3

Таблица 3 - Технические требования

Показатели	Норма
1	2
Молекулярная масса	63
Вязкость при 200С, мПас	0,893
Плотность при 150С, кг/м3	1521,1
Удельная теплоемкость при 200С, кДж/(кгК)	1,759
Температура, 0С: - кипения - плавления	86 40
Парциальное давление паров над кислотой с массовой долей 100%, Па, (мм.рт.ст.): при 850С - при 500С - при 400С - при 200С	95760 (720) 26600 (200) 14895 (112) 3059 (23)
Удельная теплота, Дж/моль: - плавления - испарения - разбавления	398 482 494

Срок хранения – 1 месяц со дня изготовления в емкостях из нержавеющей кислотостойкой стали

Меланж кислотный ГОСТ 1500-78 – смесь концентрированной азотной кислоты (89%) с концентрированной серной кислотой (7,5%) при их соотношении около 91. используется для приготовления рабочих кислотных смесей. Транспортируется железнодорожным транспортом. Срок хранения – 1 месяц со дня изготовления.

Регенерированная серная кислота 92% собственного изготовления Н₂SO₄ ТУ 84-7507808.32-92 используется для приготовления рабочих кислотных смесей. Это маслообразная, тяжелая жидкость без запаха и цвета с плотность 1830 кг/м³, температура кипения 280⁰С, температура плавления 10,3⁰С.

Основные требования к серной кислоте представлены в табл.4

Таблица 4 Технические требования к серной кислоте

Показатели	Норма
1	2
Молекулярная масса	98,078
Плотность при 200С, кг/м3	1830,5
Температура, 0С: - кипения (100% с разложением) - плавления (100%) - 98%	10,370,05 2755 3265
Удельная теплота, Дж/моль: - парообразования при 326,10С - плавления	50,124 40,726
Удельная теплоемкость при 250С, Дж/(грК): - 98% - 99,2% - 100,3%	1,414 1,405 1,394

Срок хранения – 1 месяц со дня изготовления в емкостях из нержавеющей кислотостойкой стали

Отработанна кислотная смесь после отжима на центрифуге состава:

• азотная кислота – 20,0-28,0%

• вода – 17,0-19,0%

• серная кислота – 63-53%

Используется для приготовления рабочих кислотных смесей.