15. Углеводы и прочие органические вещества

Основные свойства некоторых углеводов и органических веществ, применяемых в качестве компонентов пиротехнических составов приведены в табл. 2.27.

Крахмал (C₆H₁₀O₅)_n – порошкообразное вещество белого цвета. Представляет собой смесь полисахаридов. В холодной воде практически не растворяется, в горячей воде растворяется значительно лучше; в кислой среде гидролизуется до виноградного сахара. В зависимости от происхождения его подразделяют на картофельный, кукурузный и т.д.

Молочный сахар (лактоза) С₁₂H₂₂O₁₁ – порошкообразное вещество белого цвета. Обычно содержит одну молекулу кристаллизационной воды, которая удаляется при температуре 125⁰С. В кристаллическом виде существует в трех модификациях с температурами плавления, ⁰С: α-форма – 223, β-форма – 252, моногидрат α-формы – 202 (разл.). При комнатной температуре в 100 г воды растворяется 17 г молочного сахара; при нагревании растворимость его сильно увеличивается. В разбавленных спиртах растворяется умеренно; в эфире, абсолютном метиловом и этиловом спиртах не растворяется.

Таблица 2.27 – Основные свойства некоторых органических веществ

Вещество	ρ, кг/м3	Температура, 0С					, Дж/ (моль·К)	–Н0, кДж/ моль	КД	Теплота сгорания
		tпл	tкип	tразл	tвсп	tсам в О2				кДж кгг	кДж лг	кДж кгО2
Крахмал (декстрин)	1600	–	–	–	185	485	213,5	952,3	0,84	17527	28311	14037
Свекловичный сахар	1600	170 (разл.)	–	170	170	540	430,6	2220,2	0,89	16546	26313	13618
Парафин	880-910	40-58	250-350	–	160	300-310	1577,0*	1920,4	0,29	46886	43576	13408
Стеариновая кислота	940	71	359-383	308	–	250	474,0	947,3	0,34	39805	33375	14120
Стеарат кальция	1034	150	–	–	–	250	1012,2	2768,1	0,37	41900	43995	15712
Канифоль	1100	75-100	разл.	–	–	465	2260,0*	2371,9	0,36	35615	39177	12738
Резинат кальция	1050-1200	120-145	разл.	–	–	–	–	–	0,34	35610	42740	13280
Олифа	960-990	–	–	–	–	–	494,3*	1766,5	0,36	39805	38967	14456
Вазелин	870-885	37-50 (разл.)	–	–	–	–	351,1*	1228,0	–	–	–	–

Примечание: * – Данные приведены в Дж/кг.

Свекловичный (тростниковый) сахар С₁₂H₂₂O₁₁ – порошкообразное вещество белого цвета. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется 190 г сахара. В этиловом спирте растворяется ограниченно.

Древесная мука (опилки). Основой древесной муки и опилок является клетчатка и лигнин. Теплота сгорания воздушно-сухой древесины равна 12570-14665 кДж/кг.

Декстрины (C₆H₁₀O₅)_n – продукты частичного расщепления крахмала и гликогена. В зависимости от природы их подразделяют на картофельный, кукурузный и др. Декстрины хорошо растворяются в воде. Свойства их в значительной степени обусловливаются молекулярной массой, зависящей от глубины распада исходного полисахарида. По мере ее убывания увеличивается растворимость в спирте и их восстанавливающая способность.

Парафин – воскообразное пластичное вещество желтоватого цвета. Представляет собой смесь насыщенных углеводородов общей формулы С_nH_2n+2. Используется мягкий парафин с молекулярной массой ~ 224, температурой плавления ~ 40⁰С и твердый парафин с молекулярной массой ~ 423, температурой плавления ~ 55-58⁰С. Парафин ограниченно растворяется в бензине, эфире, хлороформе, сероуглероде и минеральных маслах; не растворяется в воде; кислоты и щелочи на него не действуют. В пиротехнических составах используется в качестве горючего, флегмагизатора и технологической добавки.

Церезин (очищенный озокерит) (С₇H₁₆)_n – воскообразное пластичное вещество желтоватого цвета, слегка жирное на ощупь. Плотность церезина составляет 900-945 кг/м³, температура плавления – 61-80⁰С, температура вспышки – не ниже 210⁰С. Иногда используется в смеси с парафином. В пиротехнических составах выполняет роль горючего, флегматизатора и стабилизатора.

Стеарин – смесь стеариновой С₁₈H₃₆O₂ и пальмитиновой C₁₆H₃₂O₂ кислот. Стеариновая кислота является поверхностно-активным веществом и хорошо адсорбируется на поверхности порошкообразных компонентов. Температура плавления пальмитиновой кислоты составляет 62⁰С, температура кипения – 268⁰С. Стеарин имеет плотность ~ 900 кг/м³. Он хорошо растворяется в бензине, эфире и горячем спирте; в воде не растворяется. Используется для изготовления загущенных горючих, в осветительных составах и смесевых топливах. В пиротехнических составах выполняет роль горючего, флегматизатора, стабилизатора и технологической добавки. Вводится в состав в виде порошка, раствора или расплава. Аналогичную роль в составах выполняют стеараты цинка, кальция, бария и др.

Канифоль – твердое полупрозрачное вещество от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Представляет собой остаток перегонки смолы хвойных деревьев. Темные сорта канифоли известны под названием гарпиуса. Главной составной частью ее являются ненасыщенные циклические кислоты – абиетиновая и пимаровая. В воздухе канифоль окисляется с образованием оксикислот. Растворяется в спирте, бензоле, ацетоне, хлороформе, эфирных и жирных маслах; ограниченно растворяется в бензине; при нагревании растворяется в олифе; в воде не растворяется. Спиртовой раствор канифоли имеет кислую реакцию. В воздухе горит коптящим пламенем. Используется в качестве горючего, связующего и флегматизатора. В состав вводится в виде раствора в органических растворителях, олифе или индустриальном масле. Канифоль должна иметь: температуру размягчения – не менее 65⁰С, влажность – не более 1%, примеси – не более 0,1%, кислотное число – не более 11, число омыления – 155-200, иодное число – 115-150.

Резинаты – продукты взаимодействия канифоли с гидроксидами или солями соответствующих металлов. Наиболее часто используют резинат кальция (С₁₉Н₂₉СОО)₂Са, который получают сплавлением канифоли с гашеной известью при температуре 230-240⁰С. Он хорошо растворяется в бензине, четыреххлористом углероде, спирте, бензоле, спиртобензиновой смеси (1:1); ограниченно растворяется в горячей воде. В пиротехнические составы вводится в виде порошка или лака и выполняет роль горючего, связующего и флегматизатора. Введение небольшого количества резината кальция может привести к уменьшению скорости горения состава в 3-4 раза. Химическая стойкость составов на его основе выше, чем на основе канифоли. Резинат кальция должен иметь следующие характеристики: температуру размягчения – не менее 120⁰С, кислотное число – не более 80, влажность – не более 0,2%, зольность – не более 3%. В составах красного огня используют резинат стронция.

Олифа натуральная – вязкая жидкость светло-желтого или светло-коричневого цвета. Представляет собой продукт полимеризации и частичного окисления льняного или конопляного масла. Ее получают продуванием воздуха через нагретое до 160⁰С льняное или конопляное масло (смесь эфиров глицерина и различных органических кислот). В пиротехнических составах применяют лучшие сорта типографской олифы без сиккативов. Она должна быть прозрачной и иметь: кислотное число – не более 38, иодное число – 50-110, число омыления – 195, зольность – не более 0,26% и время высыхания – 8-24 ч. Образующаяся пленка должна быть твердой, блестящей, эластичной и нелипкой. Олифа – хороший цементатор, однако введение ее в состав значительно увеличивает время технологического процесса. В связи с этим ведутся поиски путей уменьшения времени ее полимеризации.

Вазелин – однородная мазеподобная масса без вкуса и запаха. Представляет собой смесь минерального масла и твердых парафиновых углеводородов. Температура каплепадения вазелина составляет 37-50⁰С. Растворяется при нагревании в спирте, эфире и на холоду в углеводородах. Вазелин получают расплавлением парафина, церезина, петролатума в минеральном масле с последующей очисткой серной кислотой. В зависимости от назначения различают несколько сортов: медицинский, конденсаторный, технический и т.д.