книги / Высокоэнергетические наполнители твердых ракетных топлив и других высокоэнергетических конденсированных систем. Физико-, термохимические характеристики, получение, применение

Теплота сгорания: 3596 кДж/моль [7] Теплота взрыва: [6] (Н2О ж.) 6314 кДж/моль (Н2О газ) 6084 кДж/моль

Удельная энергия: 1323 кДж/моль [6] Скорость детонации: 7500 м/с при ρ = 2040 кг/м3 [8] Чувствительность к удару: 4 Н·м [6]

Н50 = 12–24 см [7]

Чувствительность к трению: 48 Н [6]

78·Н [7]

Известны 4 модификации CL-20 (α, β, γ, ε). Наиболее термодинамически устойчивой является ε-модификация. Вид модификации определяется дипольным моментом осадителя при кристаллизации в системе осадитель – растворитель при получении CL-20. ε-модификация образуется при использовании осадителей с низким дипольным моментом (петролейный эфир, изооктан и др.). Модификации CL-20 (α, β, γ, ε) имеют плотности соответственно 1970, 1980, 1920 и 2040 кг/м3 и разные энтальпии образования.

Температура начала разложения для β-модификации 220 °С, для ε-модификации – 240 °С. Температуры максимума скорости разложения для α-, β- и ε-модификаций составляют 250, 240 и 253 °С соответственно. ε-модификация (CL-20) имеет компактную структуру, что подтверждается высокой плотностью кристаллов. В настоящее время известен ряд многостадийных способов получения CL-20, базирующихся на продукте конденсации глиоксаля и бензи-

ламина – 2,4,6,8,10,12-гексабензил-2,4,6,8,10,12-гексаазаизо-

вюрцитане (HBIW). Получение CL-20 реализуется по схе-

мaм [8]:

171

Способ 1

172

Способ 2

Способ 3

173

Способ 4

HBIW подвергают восстановительному ацетилированию водородом и уксусным ангидридом с использованием гидроокиси палладия на углеродном носителе в присутствии каталитических количеств бромбензола. Полученный TADBIW обрабатывают 3 моль-эквивалентами тетрафторбората нитрозония в сульфолане с последующим вводом 12 моль-эквива- лентов тетрафторбората нитрония в тот же реактор, что позволяет получить CL-20 с выходом 90 %. Из-за малой доступности тетрафторборатов нитрозония и нитрония этот метод удобен на препаративном уровне. В укрупнённом масштабе CL-20 получают через нитрозамин TADNIW обработкой TADBIW избытком четырёхокиси азота с последующим деструктивным нитрованием нитрозамина нитрующей смесью при 75–80 °С с высоким выходом [8].

CL-20 исследован во взрывчатых смесях и составах СРТТ. CL-20 проявил себя в качестве прекрасного заменителя RDX и HMX во взрывчатых составах и СРТТ с высокой прозрачностью факела. СРТТ на основе CL-20 превосходят аналогичные на основе НМХ в скорости горения (на 35– 110 %), удельный импульс топлива на основе GAP и CL-20 – 251 с, а топлива на основе GAP и RDX – 242 c.

В связи с высокой стоимостью CL-20 ведётся широкий поиск эффективных и более дешевых способов производства

CL-20 [7].

174

Список литературы

1.CL-20 Performance Exceeds that of HMX and its Sensitivity is Moderate / R.L. Simpson [et al.] // Propell., Explos., Pyrotech. – 1997. – Vol. 22. – Р. 249–255.

2.Patil D.G., Brill T.B. Thermal Decomposition of Energetic Materials 59. Characterization of the Residue of Hexanitrohexaazaisowurtzitane // Combustion and Flame. – 1993. – Vol. 92. – Р. 456–458.

3.Finck B., Graindorge H. New Molecules for High Energetic Materials // 27th Int.Annual Conf. ICT (Energetic Materials), 1996.

4.Delpeyroux D., Simonetti Ph. Etude du comportement de l'explosif а l'еchelle molеculaire: Développement de mеthodes prеdictives // 6 Congres International de Pyrotechnie (Europyro 95), Tours, 1995.

5.New Energetic Molecules and Their Applications in Energetic Materials / M. Golfier [et al.] // 29th Int. Annual Conf. ICT, 1998.

6.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. – Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH, 2002.

7.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.

8.Agrawal J.P., Hadgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. – John Wilеy and Sons, Ltd, 2007. – 384 р.

175

C6F8Н8N8O4 3,3,7,7-Тетракис(дифторамино)-1,5-

динитро-1,5-диазоцин

HNFX

F2N NF2

Молекулярная масса: 408,2 Кислородный баланс: –31,36 % Массовая доля азота: 27,44 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность 1990 кг/м3 [1]

Энтальпия образования: –280,33 кДж/моль [2]

Энергия образования: –245,64 кДж/моль [2]

Высокоплотное высокоэнергетическое соединение. Синтезируют нитролизом 3,3,7,7-тетракис(дифторами-

но)октагидро-1,5-бис(4-нитро-бензосульфонил)-1,5-диазоцина смесью азотной кислоты с трифликовой кислотой по схе-

ме [3]:

176

где Ns = p – NO2C6H4SO2 –.

Выход: 65 %.

Рассматривается как эффективный заменитель НМХ в составах СРТТ. При плотности 1990 кг/м3 он обеспечивает расчётный Isp = 285 c, превосходящий на 13 с импульс СРТТ с НМХ [1].

Список литературы

1.Куценко Г.В., Зиновьев В.М. Перспективные наполнители и окислители твёрдых ракетных топлив. Новые энер-

гетические материалы с –NO2, –N-No2 группами // Боеприпа-

сы и спецхимия. – 2007. – Вып. 3. – С. 38–47.

2.Politzer P., Grice M.E., Lane P. Computed Heats of Formation of Difluoramine Analogues of RDX and HMX // Report, Order No. AD-A310840, University of New Orleans, 1996.

3.Agrawal J.P., Hadgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. – John Wilеy and Sons, Ltd, 2007. – 384 р.

177

C6Н8N8O11 1,3,3,7,7-пентанитро-5-нитрозоокта-

гидро-1,5-диазоцин РNСО

O2N NO2

Молекулярная масса: 368,2 Кислородный баланс: –21,73 % Массовая доля азота: 30,42 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1840 кг/м3 [1] Температура плавления: 230 °С [1]

Энтальпия образования: 112,47 кДж/моль [1]

Энергия образования: 145,90 кДж/моль [1]

Получен нитрованием серно-азотной смесью 3,3,7,7- тетранитро-1-нитрозооктагидро-1,5-диазоцина, синтезированного по реакции конденсации Манниха бис(2,2-динитро- этил)нитрозамина с аммиаком и формальдегидом по схе-

ме [2]:

178

Является высокоэнергетическим соединением – потенциальным компонентом высокоэнергетических ТРТ [3].

Список литературы

1.The Properties of 1,3,3,5,7,7-Hexanitro-1,5-Diazacyclo- octane (HCO) and its Application in Propellants / Xu Li-hua [et al.] // Propell., Explos., Pyrotech. – 1988. – Vol. 13. – Р. 21–24.

2.Adolph H.G, Cichra D.A. // Sinthesis. – 1983. – P. 830.

3.Agrawal J.P., Hadgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. – John Wiley and Sons, Ltd, 2007. – 384 p.

179