نیتروسلولز و کاربردهای آن

نیتروسلولز (Nitrocellulose) که با نام‌های دیگری مانند پنبه باروت، سلولز نیترات، یا باروت بدون دود نیز شناخته می‌شود، ترکیبی شیمیایی است که از نیتروژنه کردن سلولز (معمولاً پنبه یا خمیر چوب) با استفاده از اسید نیتریک و اسید سولفوریک ساخته می‌شود. این ترکیب بسیار قابل اشتعال است و بسته به میزان نیتراسیون، خواص و کاربردهای متفاوتی دارد.

ساختار شیمیایی:

نیتروسلولز از جایگزینی گروه‌های هیدروکسیل (–OH) در مولکول سلولز با گروه‌های نیتراتی (–ONO₂) به‌دست می‌آید. هرچه میزان نیتروژنه شدن بیشتر باشد، خاصیت انفجاری آن بیشتر می‌شود.

کاربردهای نیتروسلولز:

نکات ایمنی:

• نیتروسلولز بسیار قابل اشتعال است، به‌خصوص در حالت خشک.
• در دماهای بالا یا شرایط نامناسب نگهداری، ممکن است خودبه‌خود مشتعل شود.
• به همین دلیل در نگهداری، حمل‌ونقل و استفاده از آن، استانداردهای ایمنی سخت‌گیرانه‌ای اعمال می‌شود.

نیتروسلولز یکی از مهم‌ترین مواد پایه در ساخت مهمات و مواد منفجره مدرن است، به‌ویژه در ساخت باروت بدون دود (Smokeless Powder) که جایگزین باروت سیاه سنتی شده است.

🔥 نیتروسلولز در مهمات و مواد منفجره

1. باروت بدون دود (Smokeless Powder) چیست؟

باروت بدون دود نوعی ماده پیشران (propellant) است که از نیتروسلولز با درجه نیتراسیون بالا تهیه می‌شود. برخلاف باروت سیاه که مقدار زیادی دود تولید می‌کرد، باروت بدون دود بسیار تمیزتر می‌سوزد و گازهای فشار بالا تولید می‌کند بدون ایجاد مقدار زیاد خاکستر یا دود.

2. فرایند ساخت باروت بدون دود

برای تولید باروت بدون دود:

• سلولز (معمولاً پنبه) را در مخلوطی از اسید نیتریک و اسید سولفوریک قرار می‌دهند.
• این واکنش منجر به نیتروژنه شدن سلولز و تشکیل نیتروسلولز با درجه نیتراسیون بالا می‌شود.
• سپس نیتروسلولز خالص‌سازی، شسته و خشک می‌شود.
• بسته به نوع سلاح و کاربرد، نیتروسلولز ممکن است به‌تنهایی یا همراه با مواد دیگری مانند نیتروگلیسیرین استفاده شود (مثلاً در باروت دوبازده یا double-base propellants).

3. مزایای نیتروسلولز در مهمات

• 💨 بدون دود زیاد: دید سرباز یا تیرانداز را مختل نمی‌کند.
• 💥 سرعت و فشار بالا: باعث افزایش برد و دقت گلوله‌ها می‌شود.
• 🔁 پایداری بهتر نسبت به باروت سیاه.
• ⚖️ قابل تنظیم: می‌توان خواص سوختن آن را با افزودن مواد دیگر کنترل کرد (مثلاً سرعت سوختن، دمای احتراق و …).

4. کاربردها در نظامی و صنعتی

• فشنگ‌ گلوله‌های جنگی و شکاری (تفنگ، تپانچه، تیربار)
• پرتابه‌ها و موشک‌های کوچک
• مواد منفجره نظامی مانند TNT ترکیب‌شده با نیتروسلولز
• چاشنی‌ها و فیوزهای انفجاری

5. ⚠️ نکات ایمنی

نیتروسلولز خشک بسیار حساس به حرارت، ضربه و اصطکاک است:

• در صورت نگهداری نادرست می‌تواند خودبه‌خود مشتعل یا منفجر شود.
• به همین دلیل، در انبارهای مهمات، دما و رطوبت باید کنترل‌شده باشد.
• برای کاهش حساسیت، معمولاً نیتروسلولز را مرطوب نگه می‌دارند (wet nitrocellulose).

6. مثال از کاربرد واقعی:

• فشنگ‌های ناتو (5.56×45mm) و AK-47 (7.62×39mm) از باروت بدون دود بر پایه نیتروسلولز استفاده می‌کنند.
• بسیاری از موشک‌های قابل‌حمل نظامی از پیشران‌هایی بر پایه نیتروسلولز بهره می‌برند.