나이트로셀룰로스

나이트로셀룰로스 (Nitrocellulose)는 셀룰로스를 질산과 같은 질산화제를 사용하여 에스터화 반응을 일으켜 얻는 폭발성 물질이다. 때로는 니트로셀룰로오스라고도 불린다. 셀룰로스의 하이드록실기(-OH)가 니트로기(-NO₂)로 치환되는 정도에 따라 다양한 물성을 나타내며, 질소 함량이 높을수록 폭발성이 강해진다.

역사

나이트로셀룰로스는 1846년 독일의 화학자 크리스티안 프리드리히 쇤바인에 의해 처음 합성되었다. 쇤바인은 질산과 황산 혼합물에 면을 담갔다가 건조하는 과정에서 우연히 발견했으며, 이를 '폭발성 면'(Guncotton)이라 명명했다. 이후 유럽 각국에서 군사용 폭약으로 개발되었으나, 불안정성과 폭발력 제어의 어려움으로 인해 초기에는 어려움을 겪었다.

종류 및 용도

나이트로셀룰로스는 질소 함량에 따라 크게 두 가지 종류로 나뉜다.

• 폭발성 면 (Guncotton): 질소 함량이 13% 이상인 나이트로셀룰로스로, 강력한 폭발력을 지닌다. 주로 군사용 폭약이나 다이너마이트 제조에 사용된다.
• 콜로디온 면 (Collodion Cotton): 질소 함량이 12% 이하인 나이트로셀룰로스로, 폭발성은 낮지만 용매에 잘 녹는 성질을 가지고 있다. 과거에는 외과용 반창고나 사진 필름, 래커, 셀룰로이드 등의 제조에 널리 사용되었다. 최근에는 아크릴 니트로셀룰로오스 래커, 손톱 매니큐어, 목재 코팅제, 인쇄 잉크 등에 사용된다.

제조

나이트로셀룰로스는 일반적으로 정제된 셀룰로스(주로 면)를 질산과 황산의 혼합물에 담가 반응시켜 제조한다. 이 과정에서 셀룰로스의 하이드록실기가 니트로기로 치환되며, 반응 온도, 시간, 산의 농도 등을 조절하여 질소 함량을 조절할 수 있다. 반응 후에는 산을 제거하기 위해 철저한 세척 과정을 거쳐야 한다.

안전성

나이트로셀룰로스는 가연성이 매우 높고, 자체적으로 분해되어 폭발할 위험이 있다. 특히 질소 함량이 높은 폭발성 면은 더욱 불안정하며, 열, 충격, 마찰 등에 의해 쉽게 폭발할 수 있다. 따라서 나이트로셀룰로스를 취급할 때는 주의해야 하며, 안전 규정을 철저히 준수해야 한다. 안정성을 높이기 위해 안정제를 첨가하기도 한다.