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

CH3NCH2NCH3

Молекулярная масса: 164,1 Кислородный баланс: –58,49 % Массовая доля азота: 34,13 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1340 кг/м3 [1] Температура плавления: 54—55 °С [2]

Энтальпия образования: –21,71 кДж/моль [1,3] Энергия образования: –21,88 кДж/моль [1, 3]

Получен конденсацией метилнитрамина с формальдегидом в 90 %-ой серной кислоте по схеме [3]:

Используется в качестве пластификатора газогенерирующих составов и при синтезе симметричных и асимметричных N,N′- диалкилметиленбиснитраминов [3].

Список литературы

1.Получение N,N’-диалкилметиленбиснитраминов / В.А. Тарта-

ковский [и др.] // Изв. АН. сер. хим. — 1993. — С. 1999—2001.

2.Pat. 4469888 US. Gill R.C. [et al.]. Process for the Preparation of

2,4-Dinitro-2,4-Diazapentane. — 1984.

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.

51

O2NOCH2 - C - CH2ONO2

CH2ONO2

Молекулярная масса: 286,1 Кислородный баланс: 0 % Массовая доля азота: 19,52 %

Агрегатное состояние: желтая вязкая жидкость

Плотность: 1680 кг/м3 1 Температура плавления: –39 °С [1] Температура плавления: –35 °С Температура вспышки: 180 °С [6] Температура кипения: 393 °С [2]

Энтальпия образования:

–228,45 кДж/моль [4] –226,35 кДж/моль [5]

Энергия образования:

–202,42 кДж/моль [4] –200,33 кДж/моль [5]

Теплота сгорания: 2220,03 кДж/моль [3] Теплота взрыва: [1] (Н2О ж) 7670,6 кДж/кг

(Н2О газ) 7230,9 кДж/кг

Объём газов при взрыве: 705 л/кг [1] Скорость детонации (в ограниченном объёме): 7600 м/с Чувствительность к удару: 2 Н·м [1]

53

Менее летуч, чем нитроглицерин, практически нерастворим в воде и петролейном эфире, растворим в спирте, ацетоне, эфире, бензоле, хлороформе. Хороший желатинизатор нитроцеллюлозы, его взрывная сила близка к силе нитроглицерина [1].

Получают конденсацией формальдегида с нитрометаном с последующей нитрацией нитроизобутилглицерина смесью азотной и серной кислот по схеме [6]:

Конденсацию и нитрование проводят в растворителе. Используется как заменитель нитроглицерина в баллистит-

ных порохах. Требует дополнительной стабилизации [6].

Список литературы

1.Meyer R., Köhler J., Hombur g A. Explosives. — Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2002.

2.Krien G. Ergebnisse der thermoanalytischen Untersuchung von Treibstoffen und ihren Ausgangsstoffen // BICT-Bericht Az.- 3.0-3/6038/

82.— 1982.

3.Medard M.L. Tables Thermochimiques // Memorial de l'Artillerie Francaise. — 1954. — Vol. 28. — Р. 415—492.

4.Stull D.R., Westrum E.F., Sinke G.C. The Chemical Thermodynamics of Organic Compounds. — John Wiley and Sons Inc., 1969.

5.Justice B.H., Carr I.H. The Heat of Formation of Propellant Ingre-

dients. – AFRPL-TR-67-311. — AD 387455. — 1967.

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

М., 1962. — С. 238.

54

NO2

N3CH2 C CH2N3

CH2N3

Молекулярная масса: 226,2 Кислородный баланс: 63,67 % Массовая доля азота: 61,9 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1354 кг/м3* Температура плавления: < –20 °С*

Энтальпия образования: 919,22 кДж/моль* Энергия образования: 941,53 кДж/моль*

Получают из нитрометана через триметилолнитрометан по схеме [1]:

Рекомендован для использования в качестве высокоэнергетического пластификатора смесевых и баллиститных ТРТ*.

___________________

*Development of Energetic Additives for Propellants in China / Ou Y [et al.] // J. Propulsion and Power. — 1995. — Vol. 11. — №. 4. — P. 838—847.

55

H3C - C - NO2

CH2ONO2

Молекулярная масса: 225,1 Кислородный баланс: –24,88 % Массовая доля азота: 11,67 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1500 кг/м3 [1] Температура плавления: 38,1 °С [2]

Энтальпия образования:

–389,53 кДж/моль [4] –374,09 кДж/моль [3]

Энергия образования:

–367,23 кДж/моль [4] –351,79 кДж/моль [3]

Теплота сгорания: 2200,37 кДж/моль [3] Теплота взрыва: [5] (Н2О ж.) 5300,7 кДж/кг (Н2О газ) 4869,5 кДж/кг

Объём газов при взрыве: 890 л/кг [5] Удельная энергия: 1240 кДж/кг [5]

56

Растворим в спирте, ацетоне, толуоле, этилацетате, нерастворим в воде, четырёххлористом углероде.

Получают конденсацией нитроэтана с формальдегидом с последующим нитрованием смесью азотной и серной кислот по схеме [6]:

Выход: 80—90 %.

Предложен для полной или частичной замены тетранитродиглицерина, нитрогликоля как ВВ [6].

Список литературы

1.Data Sheets of the Institut für Chemisch-Technische Untersuchungen. — Schlebusch.

2.Medard L., Thomas M. Chaleurs de Combustion de Vingt-Quatre

Substances Explosives ou Apparentees a des Explosifs // Memorial des Poudres. — 1954. — Vol. 36. — Р. 97—127.

3.Cox J.D., Pilcher G. Thermochemistry of Organic and Organometallic Compounds. — London: Academic Press, 1970.

4.Stull D.R., Westrum E.F., Sinke G.C. The Chemical Thermodynamics of Organic Compounds. — John Wiley and Sons Inc., 1969.

5.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. — Weinheim: Wiely-

VCH Verlag GmbH, 2002.

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

М., 1962. — С. 245.

57

O2NOCH2CH2CHCH2ONO2

ONO2

Молекулярная масса: 241,1 Кислородный баланс: –16,59 % Массовая доля азота: 17,43 %

Агрегатное состояние: светло-желтая жидкость

Плотность: 1520 кг/м3 20 °С [1] Температура плавления: –5,8…–3,2 °С [2] Температура затвердевания: –27 °С [8] Показатель преломления: 1,4738 (20 oC) 7] Энтальпия образования:

–406,02 кДж/моль [4, 7] –398,02 кДж/моль [5] –285,52 кДж/моль [1] –438,06 кДж/моль [5] –393,71 кДж/моль [6] –407,10 кДж/моль [6]

Энергия образования:

–382,50 кДж/моль [4,7] –374,51 кДж/моль [5] –262,00 кДж/моль [1] –414,55 кДж/моль [5] –370,20 кДж/моль [6] –383,59 кДж/моль [6]

Теплота сгорания: 2186,98 кДж/моль [7] Чувствительность к удару: 1 Н·м [7] Теплота взрыва: [7] (Н2О ж.) 6022 кДж/моль

(Н2О газ) 5551 кДж/моль

Объём газов при взрыве: 836 л/кг [4]

58

Получают нитрованием 1,2,4-бутантриола смесью азотной и серной кислот в инертном растворителе по схеме [8]:

Продукт очень стабилен. Нерастворим в воде и малолетуч. Подобно нитроглицерину желатинизирует нитроцеллюлозу. Используется в производстве двухосновных ракетных топлив для тропического климата [7] и взрывчатых составов [8].

Список литературы

1.Davenas A. Solid Rocket Propulsion Technology. — Pergamon Press,1993.

2.Braak E.C. The Melting Points of Stable-Form Nitrate Ester Crystals // J. Energetic Materials. — 1990. — Vol. 8. — Р. 21—39.

3.Tomlinson W.R. Properties of Explosives of Military Interest / rev. by O.E Sheffield. // Technical report / Picatinny Arsenal. Dover: N.J. — N. 1740. — Revision 1. — 1958; Engineering Design Handbook: Explosives. — Series Properties of Explosives of Military Interest.

4.Guo Shao-Jun, Su Song-Gin, He Guo-Shu, Zhang Li-Jie, Wang Feng A New Group of Energetic Materials — Azidonitrates // Proc. 23th Int. Pyrot. Seminar. — Tsukuba, Japan. — 1997.

5.ICT Database of Thermochemical Values. Version 2,0. – ICT. – Karlsruhe, Germany, 1999.

6.Raun R.L. Butcher A.G. Estimating Heat of Formation of Energetic Compounds Using Corrected Semiempirical Molecular Orbital Theory //

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

7.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. — Weinheim: Wiely-

VCH Verlag GmbH, 2002.

8. 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.

59

CH3CNO2 CH2N3 2

Молекулярная масса: 185,1 Кислородный баланс: –82,09 % Массовая доля азота: 52,97 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1400 кг/м3 [1] Температура плавления: < –20 °С [1]

Температура кипения: 213 °С Разложение [2] Энтальпия образования: 726,34 кДж/моль [1] Энергия образования: 746,17 кДж/моль [1] Теплота сгорания: 13890,1 кДж/моль [1]

Получают из нитроэтана через 2-нитро-2-метилпропандиол по схеме [1]:

Рекомендован для использования в качестве высокоэнергетического пластификатора твёрдых ракетных топлив [1, 2].

Список литературы

1.Development of Energetic Additives for Propellants in China / Y. Ou [et al.] // J. Propulsion and Power. — 1995. — Vol. 11. —

№. 4. — P. 838—847.

2. 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.

60