книги / Высокоэнергетические пластификаторы смесевых и баллиститных твердых ракетных топлив. Физико-термохимические характеристики, получение, применение

С5Н12N4O4 3,5-динитро-3,5-диазагептан

NO2 NO2

CH3CH2NCH2NCH2CH3

Молекулярная масса: 192,2 Кислородный баланс: –99,91 % Массовая доля азота: 29,14 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1340 кг/м3 [1] Энтальпия образования: –135,10 кДж/моль [1]

Энергия образования: –110,33 кДж/моль [1]

Получают конденсацией этилнитрамина с параформальдегидом в серной кислоте по схеме [2]:

Используют в тройной смеси с другими диалкилнитраминами в качестве энергетического пластификатора баллиститных ракетных порохов, СРТТ, газогенерирующих и пиротехнических составов [3].

Список литературы

1.ICT Database of Thermochemical Vаlues. Version 2,0. — ICT. — Karlsruhe, Germany, 1999.

2.Agrawal J.P., Hodgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. —

John Wiley and Sons, Ltd., 2007.

3. Зиновьев В.М., Куценко Г.В., Ермилов А.С. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твёрдых ракетных топлив. — Пермь: Изд-во ПГТУ,

2010. — 161 с.

101

Молекулярная масса: 350,1 Кислородный баланс: –18,28 % Массовая доля азота: 16,0 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1570 кг/м3 [1] Температура плавления: 16 °С [1]

Энтальпия образования: –1031,36 кДж/моль [2] Энергия образования: –1000,39 кДж/моль [2] Теплота сгорания: 2831,31 кДж/моль [1]

Список литературы

1.A Standard Enthalpies of Formation of Certain Nitro Compounds /

L.V. Kustova [et al.] // Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of Chemical Science. — 1981. — Р. 1830—1836.

2.Pedley J.B., Naylor R.D., Kirby S.P. Thermodynamic Data of Organic Compounds. – 2nd ed. — Chapman and Hall, 1986.

102

N3CH2COOCH2CH2OOCCH2N3

Молекулярная масса: 228,2 Кислородный баланс: –84,15 % Массовая доля азота: 36,86 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1340 кг/м3 [1, 2] Вязкость: 23,4 мПа·с 20 °С [2]

Температура кипения: 206,4 °С (Разложение) [2] Температура стеклования: –70,8 °С [2]

Энтальпия образования: –167,36 кДж/моль [1] Энергия образования: –145,06 кДж/моль [1]

Теплота сгорания: 3344,3 кДж/моль [2] Температура вспышки: 232 °С 2 Чувствительность к удару: 5,5 Н·м [2] Чувствительность к трению: 165 Н [2] Потеря веса (90 °С, 8 дней): 0,9 % [2]

Получают взаимодействием этиленгликоля с хлоруксуной кислотой с последующим азидированием дихлорацетата по схеме [3]:

Выход: 80 %.

NaN , DMSO

3 o N 3C H2CO OCH2C H2OO CCH 2N3

40 C

Выход: 70 %.

103

Предложен в качестве пластификатора высокоэнергетических связующих poly-NIMMO для СРТТ и артиллерийских порохов. Каучук poly-NIMMO с 50 % EGBAA имеет температуру стеклования – 66,7 °С и высокую стабильность [3].

Список литературы

1.ICT Database of Thermochemical Vаlues. — Version 2,0. — ICT. — Karlsruhe,Germany, 1999.

2.Drees D., Löffel D.,Messmer A ., Schmid K. // Propell., Explos.,

Pyrotech. — 1999. — Vol. 84. — P. 159—162.

3. Зиновьев В.М., Куценко Г.В., Ермилов А.С. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твёрдых ракетных топлив. — Пермь: Изд-во ПГТУ,

2010. — 161 с.

104

O2NOCH2CHCH2OCCHONO2

ONO2 O

Молекулярная масса: 299,1 Кислородный баланс: –29,42 % Массовая доля азота: 14,05 %

Агрегатное состояние: бесцветная жидкость

Плотность: 1470 кг/м3 [1] Показатель преломления: 1,4640 (25 °С) [3] Энтальпия образования:

–618,40 кДж/моль [2] –646,43 кДж/моль [1]

Энергия образования:

–589,90 кДж/моль [2] –617,93 кДж/моль [1]

Теплота сгорания: 3012,9 кДж/моль [1] Температура дефлаграции: 190 °С [3]

Получают нитрованием лактата глицерина серно-азотной смесью кислот по схеме [4]:

Практически нерастворим в воде, растворим в спирте, эфире, хорошо желатинизирует нитроцеллюлозу. Более теплостоек и менее чувствителен к удару, чем нитроглицерин [3]. Предложен как заменитель нитроглицерина [4].

105

Список литературы

1.Tomlinson W.R. Properties of Explosives of Military Interest // Technical report N. 1740. Revision 1. — April 1958. — N.J.: Picatinny Arsenal, Dover; Engineering Design Handbook: Explosives Series:Properties of Explosives of Military Interest.

2.Raun R.L., Butcher A.G. Estimating. Heat of Formation of Energetic Compounds Using Corrected Semiempirical Molecular Orbital The-

ory // Joint Army Navy Air Force. Combustion Subcommittee Meeting. — 31st. — 1994. — Р. 185—196.

3.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. — Weinheim:

Wiley-VCH Verlag GmbH, 2002.

4. Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам. —

М., 1962. — С. 451.

106

CH2N3

Молекулярная масса: 239,2 Кислородный баланс: –96,99 % Массовая доля азота: 52,68 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1400 кг/м3 1 Температура плавления: < –16 °С*

Энтальпия образования: 703,75 кДж/моль* Энергия образования: 728,52 кДж/моль* Теплота сгорания: 4352,2 кДж/моль

Получают взаимодействием 2,4,5-трихлорметилоксетана с азидом натрия в диметилформамиде по схеме*:

Выход: 85,1 %.

Предложен в качестве энергетического пластификатора ТРТ, артиллерийских порохов и взрывчатых композиций*.

___________________

*Pat. 5243057 US. Hamel E.E., Rindone R.R., Der-Shing Huang. Energetic Azidomethyl-Substituted 1,3-Dioxolanes. — 1993.

107

O2NOCH2CHCH2OCH2CHCH2ONO2

ONO2 ONO2

Молекулярная масса: 346,2 Кислородный баланс: –18,49 % Массовая доля азота: 16,2 %

Агрегатное состояние: бесцветное вязкое масло

Плотность: 1330 кг/м3 [1] Плотность: 1520 кг/м3 [2]

Температура кристаллизации: не замерзает [1] Температура кипения: 75 °С (17 mm Hg) Разложение [3]

Энтальпия образования: –643,50 кДж/моль [4]

Энергия образования: –609,99 кДж/моль [4]

Теплота сгорания 3161,85 кДж/моль [4] Теплота взрыва: [7] (Н2О ж.) 5736,2 кДж/кг

(Н2О газ) 5283,0 кДж/кг

Тест в свинцовой бомбе: 470 см3/10г [5] Чувствительность к удару: 1,5 Н·м [5]

Негигроскопичная, нерастворимая в воде жидкость. Растворима в спирте, эфире. Менее чувствительна к удару, чем нитроглицерин. Плохо пластифицирует нитроцеллюлозу, но в смеси с нитроглицерином – удовлетворительно. Смесь нитроглицерина с тетранитродиглицерином имеет низкую температуру замерзания [5, 7].

108

Получают нитрованием диглицерина смесью серной и азотной кислот по схеме [1,5]:

HNO3+H2SO4

HOCH2CHCH2OCH2CHCH2OH O2NOCH2CHCH2OCH2CHCH2ONO2

Выход: 81 %.

Используется в композициях ВВ и ТРТ как добавка для понижения температуры замерзания нитроглицерина [6, 7].

Список литературы

1.Fedoroff B.T., Sheffield O.E., Kaye S.M. Encyclopedia of Explosives and Related Items. — Picatinny Arsenal, Dover, New Jersey. — 1972. — Vol. 5. — D. 1261.

2.Naoum Ph., Berthmann A.: Explosivstoffe. — Carl Hanser Verlag,

1954.

3.Beilsteins Handbuch der organischen chemie. Vierte Auflage, 3 Erganzungswerk. – Band 1. – Berlin: Von Julins Springer, 1958.

4.Castronia T.C. Picatinny Arsenal // Techn. Rep. 1755. — 1949. — 1.

5.Meyer R., Köhler J., Hombur g A. Explosives. — Weinheim:

Wiley-VCH Verlag GmbH, 2002. – P. 98.

6. Зиновьев В.М., Куценко Г.В., Ермилов А.С. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твёрдых ракетных топлив. — Пермь: Изд-во ПГТУ,

2010. — 161 c.

7. Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам. —

М., 1962. — С. 460.

109

CH3CH2C(CH2ONO2)3

Молекулярная масса: 269,2 Кислородный баланс: –50,52 % Массовая доля азота: 15,62 %

Агрегатное состояние: твёрдое, бесцветные кристаллы

Плотность: 1500 кг/м3 (20 °С) [1] Температура плавления: 51,2 °С [2]

Энтальпия образования:

Теплота сгорания: 3453,26 кДж/моль [3] Объём газов при взрыве: 1009 л/кг Теплота взрыва [6]:

(Н2О ж.) 1014 ккал/кг (Н2О газ) 936 ккал/кг

Тест в свинцовой бомбе: 415 см3/10 г [4] Скорость детонации (в закрытом объёме при ρ=1,48 г/см3): 6640 м/с

Получают нитрованием этриола смесью серной и азотной кислот по схеме [5]:

Выход: 80 % (после стабилизации).

110