니트로셀룰로오스

니트로셀룰로오스 (Nitrocellulose)는 셀룰로오스를 질산과 황산의 혼합물로 처리하여 얻는 가연성이 매우 높은 화합물입니다. 폭발성이 있으며, 과거에는 화약의 주성분으로 사용되었습니다. 화학식은 [C₆H₇O₂ (ONO₂)ₓ]ₙ (x는 질산화 정도를 나타내며, 1에서 3 사이의 값을 가짐) 입니다.

역사:

니트로셀룰로오스는 1846년 독일의 화학자 크리스티안 프리드리히 쇤바인(Christian Friedrich Schönbein)에 의해 독립적으로 발견되었으며, 거의 같은 시기에 독일의 루돌프 크리스티안 뵈트거(Rudolf Christian Böttger)도 독자적으로 발견했습니다. 쇤바인은 질산과 황산 혼합물에 면직물을 담갔다가 우연히 발견했으며, 이를 '화약 면(Schießbaumwolle)'이라고 명명했습니다.

제조:

니트로셀룰로오스는 정제된 셀룰로오스 (주로 목재 펄프 또는 면린터)를 강산 혼합물 (질산과 황산)과 반응시켜 제조합니다. 반응 조건 (산 농도, 온도, 반응 시간)에 따라 질산화 정도가 달라지며, 이에 따라 니트로셀룰로오스의 특성 (용해도, 점도, 폭발성)이 결정됩니다. 반응 후 산을 제거하고 안정화시키기 위해 세척 과정을 거칩니다.

특성:

• 높은 가연성과 폭발성을 가집니다.
• 질산화 정도에 따라 다양한 용매에 용해됩니다.
• 자연 발화의 위험이 있습니다.
• 시간이 지남에 따라 분해되어 산성 가스를 방출할 수 있습니다.

용도:

• 화약: 과거에는 무연 화약의 주성분으로 사용되었으나, 현재는 안정성이 더 높은 니트로글리세린 기반의 화약으로 대체되는 추세입니다.
• 도료 및 래커: 용제에 용해시켜 도료 및 래커의 성분으로 사용됩니다. 특히 자동차 도료, 목재 마감재 등에 사용되어 광택과 내구성을 부여합니다.
• 셀룰로이드: 니트로셀룰로오스에 장뇌 (Camphor)를 첨가하여 가소화시킨 셀룰로이드는 초기 플라스틱의 일종으로 사진 필름, 완구 등에 사용되었습니다. 그러나 높은 가연성으로 인해 현재는 사용이 제한적입니다.
• 필름 및 코팅: 얇은 필름이나 코팅을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

안전성:

니트로셀룰로오스는 가연성과 폭발성이 매우 높으므로 취급에 주의해야 합니다. 저장 및 운반 시에는 습도를 유지하고, 열이나 스파크로부터 멀리해야 합니다. 또한, 분해 시 산성 가스를 방출하므로 환기가 잘 되는 곳에 보관해야 합니다. 자연 발화의 위험이 있으므로 안정화 처리가 중요합니다.