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

С4Н7N9 1,2,4-триазидобутан, ТАВ

N3CH2CH2CHCH2N3

N3

Молекулярная масса: 181,0 Кислородный баланс: –101,61 % Массовая доля азота: 69,66 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1266 кг/м3 [1] Температура плавления: < –16 °С [1]

Температура кипения: 250 °С Разложение [1] Теплота сгорания 3591,0 кДж/моль [1] Энтальпия образования: 1019 кДж/моль [1]

Получают из 1,2,4-бутантриола через 1,2,4-бутантриолтри- тозилат обработкой последнего азидом натрия в диметилформамиде при повышенной температуре по схеме [2]:

Предложен в качестве высокоэнергетического пластификатора баллиститных 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.

ибаллиститных твёрдых ракетных топлив. — Пермь: Изд-во ПГТУ, — 2010. — 161 с.

61

O2NOCH2CH2OCH2CH2ONO2

Молекулярная масса: 196,1 Кислородный баланс: –40,79 % Массовая доля азота: 14,29 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1385 кг/м3 [1] Температура плавления: –11 °С [2]

Температура кипения: 139 °С 7 mm Hg [3] Температура разложения: 190 °С [1] Показатель преломления: 1,4498 25 °С [1]

Энтальпия образования: –436,81 кДж/моль [1, 5] Энергия образования: –415,76 кДж/моль [1, 5]

Теплота сгорания 2295,76 кДж/моль [4] Объём газов при взрывчатом превращении: 991 л/кг [1] Теплота взрыва:

(Н2О ж.) 4568,0 кДж/кг (Н2О газ) 4145,1 кДж/кг

Удельная энергия: 1178 кДж/кг [1] Тест в свинцовой бомбе: 410 см3/кг [1]

Скорость детонации (в ограниченном объёме): 6600 м/с [1] Чувствительность к удару: 0,1 Н·м Растворимость в воде при 20 °С: 0,39 г/100г Н2О [6]

Смешивается при комнатной температуре с нитроглицерином, нитрогликолем, эфиром, ацетоном, метанолом, хлороформом, бензо-

62

лом; не смешивается с этанолом, слабо растворим в четырёххлористом углероде [1].

Получают непрерывным или периодическим способом нитрацией диэтиленгликоля смесью азотной и серной кислот по схеме [6]:

Выход: 84—92 %.

Список литературы

1.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. — Weinheim: Wi- ley-VCH Verlag GmbH, 2002.

2.Licht H.H., Ritter H. Propriétés explosives des explosifs NENA classiques et nouveau // 6 Congres International de Pyrotechnie (Europyro 95), 1995.

3.Haas R., Thieme J. Verdachtsstandorte von Rustungsaltlasten in Deutschland. Band 4, Teilvorhaben Explosivstofflexikon. Texte 8/93. Umweltforschungsplan des Bundesministers für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit. — Forschungsbericht 103 40 102.

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

5.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 Meet-

ing, 1994. — P. 185—196.

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

М., 1962. — С. 238.

63

O2NOCH2CHCH2OCH3

ONO2

Молекулярная масса: 196,1 Кислородный баланс: –40,79 % Массовая доля азота: 14,29 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1374 кг/м3* 15 °С* Температура плавления: 24 °С* Температура кипения: 124 °С* 18 mm Hg* Температура разложения: 182 °С

Растворим в метаноле, спирте, бензоле, не растворим в петролейном эфире.

Слабо чувствителен к удару.

Получают нитрованием α-метилового эфира глицерина смесью азотной и серной кислот в соотношении 38,64:59,00 в течение 20—25 минут по схеме*:

Используют в качестве дополнительного пластификатора ВВ [1].

___________________

*Fedoroff D. Encyclopedia of Explosives and related items. — Picatinny Arsenal, New Jersey. — 1974. — Vol. 6. — P. 98.

64

ONO2CH2CH2NCH2CH2ONO2

Молекулярная масса: 240,1 Кислородный баланс: –26,65 % Массовая доля азота: 23,34 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1670 кг/м3 [1] Плотность: 1488 кг/м3 [9] Температура плавления: 52,5 °С [2, 10] Температура плавления: 51,3 °С [9]

Температура кипения: 202 °С Разложение [3]

Энтальпия образования:

–275,73 кДж/моль [5] –257,40 кДж/моль [4] –315,47 кДж/моль [6] –364,43 кДж/моль [1] –302,00 кДж/моль [7] –310,03 кДж/моль [8]

Энергия образования:

–250,96 кДж/моль [5] –232,63 кДж/моль [4] –290,70 кДж/моль [6] –339,66 кДж/моль [1] –277,23 кДж/моль [7] –285,27 кДж/моль [8]

Теплота сгорания: 2426,51 кДж/моль [4, 10]

65

Теплота взрыва: [9] (Н2О ж.) 5450,8 кДж/кг (Н2О газ) 5028,5 кДж/кг

Объём газов при взрыве: 924 л/кг [9]

Скорость детонации в закрытом объёме: 7850 м/с при g = 1,47 [9] Чувствительность к удару: 6Н·м [9]

Существует в двух полиморфных модификациях (α и β) с одинаковой плотностью и скоростью детонации. Нелетуч, негигроскопичен при относительной влажности воздуха до 90 %. Не действует на кожу [10].

Получают в промышленности нитрацией диэтаноламина азотной кислотой с использованием как дегидратирующего агента уксусного ангидрида и в качестве катализатора соляной кислоты [9] или хлористого цинка [11] по схеме:

HCl (ZnCl2)

Выход: 85—90 %.

Является хорошим желатинизатором нитроцеллюлозы и мощным ВВ, сравнимым с гексогеном и ТЭН. Двухосновное ракетное топливо, основанное на ДИНА, называют «Albanite» [9].

Список литературы

1.Interrelationship between Relative Impulses and the Chemical Structures of Explosive Substances / L.T. Eremenko [et al.] // Seventh Int. Pyrotechnics Seminar. — 14—18 July 1980. — IIT Research Institute, Chicago, Illinois.

2.Price D. The Detonation Velocity-Loading Density Relation for Se-

lected Explosives and Mixtures of Explosives // J. Energetic Materials. — 1983. — Vol. 1. — Р. 55—82.

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

66

4.Simmons R.L. Thermochemistry of NENA Plasticizers // 25th Int. Annual Conf. ICT. — Karlsryhe, Germany, 1994. — Р. 10/1—0/10.

5.Licht H.H., Ritter H. Propriétés explosives des explosifs NENA classiques et nouveau // 6 Congres International de Pyrotechnie (Europyro 95), 1995.

6.Stine J.R. On Predicting Properties of Explosives — Detonation Velocity // J. Energetic Materials. — 1990. — Vol. 8. — Р. 41—73.

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

8.Marecek P., Vavra P. Simple Correlation of Some Parameters of CHNO (F) Explosives // 28th Int. Annual Conf. ICT. — Karlsryhe, Germany, 1997.

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

VCH Verlag GmbH, 2002.

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

М., 1962. — С. 265.

11.Agrawal J.P., Hodgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. — John Wiley and Sons Ltd., 2007.

67

N3CH2CH2NCH2CH2N3

Молекулярная масса: 200,2 Кислородный баланс: –79,93 % Массовая доля азота: 55,94 % Агрегатное состояние: жидкость

Плотность: 1330 кг/м3 [1] Плотность: 1430 кг/м3 [6] Температура плавления: 3—4 °С [2]

Температура кипения: 227 °С Разложение [3] Показатель преломления: 1,5259 25oC [7]

Энтальпия образования:

683,33 кДж/моль [4]

598,98 кДж/моль [2]

Энергия образования:

705,63 кДж/моль [4]

621,28 кДж/моль [2]

Теплота сгорания: 3263,19 кДж/моль [1]

Получают взаимодействием 1,5-динитроксиэтилнитрамина с избытком азида натрия в диметилформамиде по схеме [5, 7]:

Выход: 63 %.

Используют в качестве перспективного энергоемкого пластификатора баллиститных ТРТ и мощных артиллерийских порохов [6, 7].

68

Список литературы

1.Pat. 4450110 US. Simmons R.L., Young H.L. Azido Nitramine. —

1984.

2.A New Group of Energetic Materials – Azidonitrates / Guo ShaoJun [et al.] // 23th Int. Pyrot. Seminar. – Tsukuba, Japan, 1997.

3.Development of Energetic Additives for Propellants in China / Ou Y., Chen B. [et al.] // J. Propulsion and Power. — 1995. — Vol.11. — №. 4.

4.Simmons R.L. Guidelines to Higher Energy Gun Propellants // 27th Int. Annual Conf. ICT (Energetic Materials). — Karlsruche, Germany, 1996.

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

John Wiley and Sons, Ltd, 2007.

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. Pat. 5013856 US. J. Flanagan, E. Wilson, M. Frankel. — 1991.

69

N3CH2NCH2CH2NCH2N3

Молекулярная масса: 260 Кислородный баланс: –49,23 % Массовая доля азота: 61,54 % Агрегатное состояние: твердое

Плотность: 1610 кг/м3 [1] Температура плавления: 76 °С [1]

Энтальпия образования: 720,09 кДж/моль [1]

Получают обработкой 1,6-дихлор- или 1,6-динитрокси-2,5- динитро-2,5-диазагексана в диметилформамиде или диметилсульфоксиде при температурах 80—95 °С избытком азида натрия по схеме [1, 2]:

Выход: 63 %.

Предложен для использования в мощных артиллерийских порохах в качестве энергетического пластификатора в виде эвтектических смесей с нитроксиэтилнитраминами. Артиллерийские пороха имеют расчётную силу более 1400 кДж/кг при температуре горения 3410—

3430 К [1, 2].

70