2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26750125
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
加藤 勝美 福岡大学, 工学部, 准教授 (50470042)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ニトロセルロース / 自己反応性物質 / 危険性評価 / 熱分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニトロセルロース(NC)は，室温下においても自然分解する性質を有し，自然分解により爆発事故を誘発する。NCの自然分解には，製造中に使用する硫酸や硝酸等が関係すると考えられていることから，本研究では，硫酸，硝酸および塩酸水溶液をそれぞれ添加したNCの熱的挙動を観察し，NCと酸との反応性および反応機構を考察すると共に，容量の異なる容器中で貯蔵した際の熱挙動から容器容量と酸/NCの熱安定性との関係を解析した。その結果，以下の知見が得られた。
(1)硫酸および硝酸の添加によりNCの熱分解が促進する一方で，塩酸はNCとほとんど反応しない。また，硫酸および硝酸の作用機構は異なっており，硫酸/NCでは硫酸エステルの生成，硝酸/NCでは揮発硝酸あるいは硝酸から派生するNOxによるNCの酸化が関係している可能性がある。
(2)硝酸/NCを格納する容器の容量と試料質量の比(V/M)を系統的に変えて反応性を評価すると，NCが最も不安定になる領域(V/M=200~400μL/mg)がある。このため，NCの熱分解を促進させる揮発硝酸あるいはNOxの生成量と熱分解を抑制する硝酸水溶液による熱吸収のバランスによってNCの安定性が決定される可能性がある。また，貯蔵温度を50°C以下にすると揮発する硝酸が僅少になりNCとほとんど反応しないことが確認された。
(3)硫酸/NCは，容器容量が大きいほど反応が促進される。硫酸は揮発性がないために，加熱すると硫酸水溶液中の水のみが蒸発する。容器容量が大きい場合，より硫酸が濃縮されることが原因と考えられる。
(4)以上の結果から，実際の貯蔵プロセスにおいて温度管理を行い常温付近で貯蔵すれば硝酸はNCの熱安定性にほとんど影響しないと考えられる。一方で，硫酸は液相で反応するため室温付近でもNCと反応し自然分解を促すため，硫酸が濃縮しないようNC中の水分管理が重要と考えられる。
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