La nitrocelulosa, también conocida como nitrato de celulosa, es un éster de nitrato de celulosa derivado de la celulosa natural del algodón a través de la nitración. Posee ventajas como materias primas abundantes, alto valor calorífico de combustión y un alto volumen de productos de combustión, los cuales son sin humo, no tóxicos, inodoros y sin residuos.

El nitrato de celulosa, también conocido como nitrocelulosa, es un derivado de la celulosa obtenido mediante la esterificación de algunos grupos hidroxilo en la celulosa con ácido nítrico. ?Cuál es la materia prima de la nitrocelulosa? La nitrocelulosa, un derivado de la celulosa formado por la esterificación de algunos grupos hidroxilo en la celulosa con ácido nítrico, tiene varios nombres, incluidos nitrocelulosa, nitrato de celulosa y nombres comunes como algodón de pólvora, algodón instantáneo y fibra de nitrocelulosa, aunque estos son considerados incorrectos. Los plásticos de nitrato de celulosa se crean agregando aproximadamente un 20% de alcanfor como plastificante a la nitrocelulosa, lo que da lugar a un material plástico conocido comúnmente como celuloide.

?Qué usos tiene la nitrocelulosa?

Nitrocelulosa en Pinturas y Recubrimientos

Los ésteres de nitrocelulosa fueron inventados en 1833, y se desarrolló una forma estable en 1846. Su aplicación en recubrimientos comenzó en 1880 y se hizo comercialmente viable hacia 1920. Debido a sus propiedades de secado rápido, la nitrocelulosa reemplazó rápidamente los barnices de secado más lento. Aunque la nitrocelulosa por sí sola puede formar un recubrimiento, tiende a volverse quebradiza y amarillenta con el tiempo, lo que reduce su usabilidad. Las modificaciones utilizando alquidos, poliésteres, resinas naturales o plastificantes han mejorado la dureza y otras propiedades de la película de recubrimiento, minimizando el amarillamiento y ampliando los recubrimientos de nitrocelulosa a una categoría significativa de recubrimientos.

Nitrocelulosa en Explosivos y Propulsores

?Se puede usar la nitrocelulosa como pólvora? En el sector militar, la nitrocelulosa se usa con frecuencia en el disparo y propulsión de sistemas de armas como armas, ca?ones, cohetes y misiles, así como en cargas de ignición durante los lanzamientos de armas. En la industria de los fuegos artificiales, la pólvora negra, una carga explosiva básica, representa más del 30% de la carga total, y a veces más del 50%. Sin embargo, la pólvora negra genera una cantidad sustancial de materia particulada durante la combustión, principalmente sulfuro de potasio, sulfato de potasio, carbonato de potasio e hidróxido de potasio, lo que puede crear aerosoles en condiciones húmedas y contribuir al humo denso, afectando negativamente el atractivo visual de los fuegos artificiales y causando contaminación ambiental. La nitrocelulosa industrial, con sus productos de combustión limpios, alta energía y baja sensibilidad, ofrece una alternativa prometedora a la pólvora negra en los fuegos artificiales. Es más rentable y fácil de transportar en comparación con la nitrocelulosa de grado militar.

?Qué uso tiene la nitrocelulosa en la pólvora? La nitrocelulosa comenzó a usarse en la producción de pólvora en la década de 1860. Su uso temprano estuvo marcado por varias explosiones catastróficas debido a la comprensión inadecuada de la estabilidad de la nitrocelulosa y el potencial de descomposición autocatalítica. La velocidad de detonación de la nitrocelulosa está entre 6000 y 8000 metros por segundo (m/s), con investigaciones que indican que las composiciones explosivas basadas en nitrocelulosa y nitroglicerina pueden alcanzar velocidades de explosión de hasta 17,000 pies por segundo. En 1868, Sir Frederick Augustus Abel destacó que el lavado incompleto después de la nitración podría causar inestabilidad debido al ácido residual. Para la década de 1880, el ingeniero francés Paul Vieille desarrolló el primer propulsor confiable, la pólvora sin humo, a?adiendo estabilizadores especiales a la nitrocelulosa, neutralizando los productos de descomposición catalíticos y marcando un avance significativo en la tecnología de explosivos.

Nitrocelulosa en Aplicaciones Industriales

En aplicaciones industriales, la nitrocelulosa se utiliza en pinturas en aerosol, tintas, cuero artificial, películas fotográficas, cosméticos y como propulsor sin humo en fuegos artificiales. El esmalte de u?as contiene nitrocelulosa debido a su bajo costo, propiedades de secado rápido y capacidad para formar una película dura que no da?a la piel.

Nitrocelulosa en Fotografía e Impresión

A mediados del siglo XIX, el fotógrafo británico Frederick Scott Archer inventó el proceso de placa húmeda de colodión, que sentó las bases de la tecnología fotográfica. Este proceso consistía en aplicar una solución de nitrocelulosa a placas de vidrio para formar una capa sensible a la luz. Después de la exposición, se utilizaban productos químicos como nitrato de plata para el revelado y la fijación, produciendo imágenes. Más tarde se a?adió ácido pírogalo y se reemplazó por cianuro de potasio.

En la impresión flexográfica, la nitrocelulosa se utiliza comúnmente como base para tintas. Cuando se mezcla con solventes como n-propanol y acetato de propilo, forma una tinta viscosa que se adhiere fuertemente a diversas superficies de impresión. Las tintas de nitrocelulosa son valoradas por su rápido secado, fuerte adhesión y colores vivos, lo que las hace ampliamente utilizadas en la impresión de empaques y etiquetas.

Nitrocelulosa en la Fabricación de Celuloide

El celuloide, el primer material plástico sintético, surgió en las décadas de 1860 y 1870 al mezclar nitrocelulosa con alcanfor para crear una dispersión coloidal uniforme. Como material fuerte, flexible y altamente plástico, el celuloide exhibe excelentes propiedades impermeables, resistentes al aceite y a los ácidos diluidos, lo que permite la producción de diversos colores a bajo costo. Fue ampliamente utilizado en artículos de cuidado personal, manualidades, películas fotográficas y otros productos de producción masiva. A mediados del siglo XX, el uso del celuloide declinó con la llegada de nuevos polímeros sintéticos.

Información importante de SDS de Nitrocelulosa

Peligros

Peligros para la salud

Rutas de exposición: Inhalación.

Peligros para la salud: La nitrocelulosa en sí es generalmente inofensiva para la salud.

Impacto ambiental

Características peligrosas: La sustancia es propensa a la combustión espontánea en el aire y puede encenderse y explotar fácilmente al entrar en contacto con llamas o altas temperaturas. Puede reaccionar violentamente con oxidantes y la mayoría de las aminas orgánicas, lo que lleva a la combustión o explosiones. Normalmente, se utilizan etanol, acetona o agua como agentes humectantes, pero una vez que el agente humectante se evapora, puede generar riesgos de incendio.

Productos de combustión (descomposición): Monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno.

Medidas de protección

Controles de ingeniería: Operaciones cerradas, ventilación local.

Protección respiratoria: Use mascarillas contra polvo en concentraciones altas.

Protección ocular: Use gafas de seguridad.

Protección de la piel: Use ropa de trabajo.

Protección de manos: Use guantes protectores si es necesario.

Otros: Prohibir fumar, comer y beber en el área de trabajo. Dúchese y cámbiese de ropa después del trabajo. Mantenga la limpieza personal.

Medidas de primeros auxilios

Contacto con la piel: Enjuagar con agua corriente.

Contacto con los ojos: Enjuagar con agua corriente.

Inhalación: Retirar del lugar.

Métodos para combatir incendios: Usar agua nebulizada, dióxido de carbono, espuma o arena.

Almacenaje y Transporte

Use botellas de vidrio, barriles metálicos o latas forradas con bolsas plásticas para el embalaje. Los materiales de embalaje deben contener al menos un 25% de agentes humectantes (por ejemplo, agua, etanol, isopropanol, butanol) para mejorar la estabilidad. Las etiquetas deben indicar claramente sólido inflamable (contenido de amoníaco inferior al 12,5%) o explosivo (contenido de nitrógeno superior al 12,5%). Los envases con nitrocelulosa deben estar bien sellados para evitar la evaporación de alcoholes y la exposición directa a la luz solar, lo que podría hacer que la nitrocelulosa se seque. Manipúlese con cuidado para evitar da?os al embalaje. Las condiciones de almacenamiento deben ser en un almacén fresco y bien ventilado con temperaturas inferiores a 30°C, lejos de llamas y fuentes de calor. Además, almacene y transporte por separado de aminas orgánicas y oxidantes.

Referencias:

[1] Liu Guojie, Fan Sen. Análisis sobre el estado de aplicación y la tendencia de desarrollo de la nitrocelulosa en la industria de recubrimientos[J]. China Coatings, 2014, 29(2): 7-12. DOI:10.3969/j.issn.1006-2556.2014.02.004.

[2] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%9D%E9%85%B8%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E7%B4%A0

[3] https://baike.baidu.com/item/%E7%A1%9D%E5%8C%96%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E7%B4%A0

[4] https://www.britannica.com/technology/celluloid

[5] https://patents.google.com/patent/US3668027A/en