第19節 蒸汽機鐵甲船、高分子炸藥2(1 / 2)

徐瓊製造硝酸纖維的方法是使用的實驗室方法,實驗室方法簡單容易操作,但是不可能大規模的生產,也就談不上真正用於實踐了。實驗室製造硝酸纖維,可以簡單的概括為3步:製作脫脂棉花、配備混酸和硝化

脫脂棉用到的原料是:上等的棉花、氫氧化鈉、水。把棉花撕開,挑掉可以看見的雜質,如小石子、枯葉等。用水洗棉花至流出液清澈為止。接下來是脫脂,把棉花裝於鍋中,加入水至剛好能被淹沒,然後向鍋中加入相當於其中水重的2%~5%的氫氧化鈉,加蓋煮沸後小火煮10分鍾。冷卻,用大量水衝洗,邊洗邊搓10分鍾。把洗好的棉花置幹淨處晾幹。氫氧化鈉溶液有強腐蝕性,在接觸時注意防護,沾於皮膚上應立即洗淨。煮的時間不要太長,以免聚合度下降,影響酯化。幹燥時注意防塵。

混酸的配備,也就是硝化劑的配備是很重要的一步,製造硝酸纖維,酯化是關鍵。在酯化中,要通過控製硝化劑成份、反應溫度、反應時間等諸多因素來控製含氮量、粘度等重要指標。

硝化劑成份的稍微變化,都會影響到硝酸纖維的含氮量。在一定範圍內增加硝硫混酸中硫酸的含量,減少水的含量,能提高產物含氮量。含氮量越高,爆炸性越強。直接酯化能得到含氮14%以上的NC。實際也經常使用N≥13%的強棉。

徐瓊在實驗室配備混酸和硝化的方法為:在2000ml燒杯中加入500ml稀硝酸,置水浴中。然後在攪拌下加入1100ml濃硫酸,加酸的速度盡量慢一些。此時混酸溫度升高(可至80℃),水浴對其起冷卻作用。蓋上玻璃板以防HNO3揮發,待酸冷卻至室溫。向酸中投入被扯碎、扯鬆的精製棉,投入量以能被淹沒為準(用玻璃棒壓),攪動棉花至被酸浸勻,然後靜置10分鍾。用不鏽鋼鑷子將棉花夾出,並讓酸滴回燒杯中。把夾出的棉花狀物體用大量水衝洗多次,然後泡在水中待安定處理。向餘有混酸的燒杯中再次加入精製棉,反應20分鍾後撈出水洗。把兩次撈出的棉狀物合並,準備安定處理。

所謂的安定處理,就是將硝酸纖維中容易分解或引起分解的物質去除的操作。棉纖維是空心的細絲,經酯化、水洗後空心部份仍含有不能被洗去的酸。同時,棉花的雜質也與混酸反應生成極不安定的硝酸酯。未經安定處理的硝酸纖維安定性很差,如果大量貯存,會因分解發熱而引起自燃。所以,製造NC時必須安定處理。當然,小量製備時可以不專門處理,隻需水煮一定時間,多洗滌幾次就可以達到安定的目的。

徐瓊雖然在劉碩的指導下用實驗室的方法將硝酸纖維製造了出來,但是劉碩知道,這種方法是無法用於生產的,首先是酸的浪費,是無法承受的,其次是製造成本和製造速度,也不能跟上大規模軍事應用,硝酸纖維生產的工業化,提到了劉碩的日程中。

這次劉碩不再自己一個人想辦法,工廠的工人和技術人員,已經開始了自己的思考。劉碩隻是起到一個點撥和啟發的作用,技術人員和工人就能領悟並設計出來。

經過幾天的設計和實驗,工人將硝酸纖維製造流程中的每一步的設備初步設計了出來,並且交給機械廠開始了生產。

工業生產硝酸纖維也是分為混酸配製、精製棉製取、酯化、安定處理、細斷脫水5個階段。混酸配製過程,分為兩類,一類是原酸的混合配製,一般是小批量生產或大批量開工生產時的初酸配製。另一類是將生產後的廢酸加配原酸(濃硝酸和濃硫酸)得到硝化所用的合格的混酸,這種混酸配製是用在大規模生產中。混酸的配製采用配酸機配製,將廢酸進行過濾後過濾淨化,打入配酸機,然後邊攪拌邊往配酸機中加入原料酸。經成分含量分析後調整使混酸達到要求。

配酸機是一個玻璃桶,桶底有岀液孔,上有進液孔。桶裏麵有兩根豎直並列的軸,軸上是2-3對槳葉,配酸時,兩個軸向同一個方向旋轉,帶動槳葉攪動酸液。整個配酸機浸泡在流動的冷水中進行降溫。

精製棉製取過程,是將棉纖維中的雜質等都去除,例如毛發、沙石、植物葉子、棉籽等。去除雜質的同時,還將棉花製作成疏鬆、絮狀。這步和棉紡的加工一樣,也就是棉花的梳解,也就是俗稱的軋棉花。通過軋棉花機將原始的棉花梳解成幹淨的疏鬆絮狀。

經過精製的棉花,被輸送到下一個工序---硝化。硝化其實就是將棉纖維在混酸中進行酯化的過程。工人們將棉花裝填到陶瓷缸中,略微壓實,然後在陶瓷缸中注入按比例混合好的硝硫混酸,使液麵剛好淹沒棉花。在陶瓷缸底加熱煮沸10分鍾,完成棉花的酯化。

棉花纖維浸潤硝化完成後,將硝化纖維從瓷缸中撈出,其中絕大部分的液體可以自然流出,無需強製的外力,但仍有少部分液體殘留在纖維間隙或吸附在纖維內腔,通過離心脫水機將殘留酸液驅除,但是這也隻能驅除部分被吸附的液體。為了從纖維材料中除掉混酸,通常采用一種液體置換另一種液體的處理方法,密度較小的液體從材料上部加入,流入材料內部,使纖維中殘留吸附的、密度較大的混酸被置換出來。實際操作中是用水將混酸置換出來,也就是用水洗的方法將混酸置換出來,也叫硝酸纖維的水洗。水洗得到的稀酸液,通過通入氨氣,形成氮肥。