Nitrotselluloos (tselluloosnitraat): omadused, kasutused ja ohud

Nitrotselluloos (tselluloosnitraat): omadused, kasutusalad (film, plast, raketikütus), ohud ja ohutusnõuded. Õpi süttimise, säilitamise ja käitlemise riskid.

Nitrotselluloos (tuntud ka kui tselluloosnitraat või rahvapäraselt välgupaber) on tugevasti lõhnav ja väga kergesti süttiv orgaaniline aine, mis tekib tselluloosi nitreerimisel lämmastikhappe või teiste tugevalt nitreerivate reagentide mõjul. Nitreerimise käigus asenduvad puidu- või teksatööstuse päritolu tselluloosi hüdroksüülrühmad nitraatrühmadega (-O-NO2), mis muudab polümeeri väga energiatihedaks ja hästi põlevaks.

Omadused

• Füüsikaline olek: tavaliselt õhuke kollakas kuni valkjashall tahke materjal või paksult viskoosne lahus (kollodioon) ja plastifitseeritud kile või filmina.
• Põlemisomadused: nitrotselluloos süttib hõlpsasti ja põleb kiiresti, sageli ilma õhuvoolu tugeva toetuse nõudmata; põlemisel eraldub kuumust ja toksilisi gaase (lämmastikoksiidid, lämmastikhape jms).
• Energiasisaldus: sõltuvalt nitraatide hulgast võib käituda kui kergelt põlev materjal, mürsk-kütusena või madala plahvatusohtlikuna (nt püssirohi või guncotton).
• Keemiline stabiilsus: ajas võib laguneda, eriti kõrge temperatuuri, niiskuse või happeliste tingimuste korral; lagunemine on isesüttimisele ja tuleohtlikkusele soodustav.
• Hüdrolüüs ja vananemine: nitrotselluloos võib aja jooksul hüdrolüüsi teel eraldada lämmastikhapet, mis kiirendab edasist lagunemist ja korrodeerib pakendeid.

Tootmine ja tüüpide eristamine

Nitrotselluloosi valmistatakse kontrollitud nitreerimisprotsessiga. Erinevad nitreerimisastmed annavad ainele erinevaid omadusi:

• Madalamalt nitraaditud vormid (pyroxylin) on rohkem lahustuvad orgaanlikes lahustites ja neid kasutatakse lakieride, värvide, trükivärvide ja plastifitseeritud filmide valmistamiseks.
• Kõrgemalt nitraaditud vormid (guncotton, püssirohi) on energiarikkamad ja kasutatakse raketikütustes, püssirohus ja mõningates lõhkematerjalides.

Kasutusalad

• Fotofilm ja röntgenfilm: plastifitseeritud nitrotselluloos (plastifitseeritud kamperiga) oli 20. sajandi algusest pooleni laialt kasutusel foto- ja kinofilmide alusena; Kodak ja teised tarnijad kasutasid selliseid materjale Kodaki ja teiste brändide all. Seda nimetati sageli nitraatfilmiks.
• Raketi- ja söestumiskütus: nitrotselluloos on levinud koostisainena suitsuvabas püssirohus ja sortides, mida kasutatakse sõjalistes ja tsiviilraketikatse raketites.
• Lakid, värvid ja trükivärvid: kiire kuivamise ja hea läike tõttu kasutatakse nitrotselluloosi lakki- ja raamimistoodetes, samuti mööblipindadel ning kitarritööstuses.
• Mediitsiin ja kosmeetika (ajalukku jäävad rakendused): kollodioonina on seda varem kasutatud haavaümbriste, naha liimide ja maniküüritoodete valmistamisel.
• Arhiveerimine ja filmikaitse: pärast mitmeid tuleõnnetusi nitraatfilmide tõttu hakati alates 1930. aastatest ja eriti alates 1948. aastast laialdaselt üle minema nn turvafilmi (näiteks tselluloosatsetaat) kasutamisele ning olemasolevaid arhiive konserveeriti ja ümber salvestati.

Ohud ja riskid

• Tuleoht: nitrotselluloos on väga kergesti süttiv ning võib põleda väga intensiivselt ja kiiresti. Põlemine toodab kuumust ja mürgiseid gaase.
• Plahvatusoht: kõrgema nitraadisisaldusega nitrotselluloos võib käituda plahvatusohtlikult kokkupuutel löökide, hõõrdumise või kõrge temperatuuri korral.
• Lagunemistooted: vananev nitraatfilm eraldab lõhnavaid ja korrodeerivaid ühendeid (sh lämmastikhappe lõhn), muutub kleepuvaks, pruunikaks, hapraks ja ühel hetkel võib isesüttida.
• Tootmise riskid: nitreerimisreaktsioon on tugevalt eksotermiline — halb jahutus või protseduuri ebaõnnestumine võib põhjustada reaktsioonihäireid ja tulekahju või plahvatuse.
• Toksilisus: põlemisel eralduvad gaasid võivad olla mürgised; käitlemisel tuleb kasutada sobivaid isikukaitsevahendeid ja ventilatsiooni.

Ohutuskäitumine, säilitamine ja arhiivikäitlus

• Säilitamine: nitrotselluloosi ja eriti nitraatfilme tuleb hoida jahedas, kuivas ja hästi ventileeritud ruumis, tulekindlates kappides või spetsiaalsetes arhivaalses hoiuruumides; säilitustingimused ja regulatsioonid on ranged paljudes riikides.
• Konserveerimine: arhiivid ja kinokollektsioonid on sageli teisaldanud nitraatfilmid turvafilmi formaati või digiteerinud need; ebastabiilsete filmide korral kasutatakse spetsiaalseid eemaldamis- ja hävitamismeetmeid.
• Töötlemine: tootmise ja töötlemise käigus kasutatakse happekaitset, jahutust ja neutraliseerimist; nitreerimisprotsessi käigus tekkivad jääkvedelikud on happelised ja nõuavad nõuetekohast neutraliseerimist.
• Isikukaitse: respiraatori, kaitseprillide ja happekindlate kinnaste kasutamine tootmis- ning puhastustöödel; töö ruumid peavad olema varustatud sobiva ventilatsiooni ja häire-/eksitusvastase jahutusega.

Ärajätmine ja hävitamine

Nitrotselluloosi jäätmete käitlemine peaks toimuma vastavalt kohalikele kehtivatele keskkonna- ja ohutusstandarditele. Suured kogused vajavad spetsiaalset hävitamist (nt kontrollitud põletamine spetsiaalsetes põletites või keemiline töötlemine), väiksemaid koguseid käideldakse spetsiaalsete neutraliseerimis- ja absorbeerimismeetoditega. Ärge visake nitrotselluloosi ega nitraatfilme tavalisse olmeprügikonteinerisse.

Esmaabi ja kustutusmeetmed tulekahju korral

• Evakueerimine ja hädaabiteenuse kutsumine — nitrotselluloosi tuletõrje nõuab spetsiaalset lähenemist.
• Väikesed pursked või plekid: isoleerida piirkond, eemaldada süttivad allikad ja kasutada sobivaid tulekustuteid (kuiv kemikaal, vaht); pidage nõu kohaliku ohutuspersonaliga.
• Suured tulekahjud: kuna nitrotselluloos põleb sageli väga intensiivselt ja tekivad toksilised gaasid, tuleb kasutada professionaalset tuletõrjet ning hoida päästjad tuletõrjevarustuses; tule kustutamiseks võib vajada spetsiaalseid vahendeid ja jahutust.

Historically, extensive fires caused by unstable nitrate films led to widespread adoption of safer film bases: pärast arvukaid tulekahjusid, mida põhjustasid ebastabiilsed nitraatfilmid, hakati alates 1930. aastatest kasutama röntgenfilmide puhul ja alates 1948. aastast filmifilmide puhul turvafilmi. Tänapäeval on nitrotselluloosi kasutus paljudes valdkondades vähem levinud või asendatud ohutumate materjalidega, kuid selle energiasisaldus ja võime kiirelt põleda hoiavad selle olulise ohuallikana nii tööstuses kui arhiividokumendihalduses.

Otsing