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

C4Н7N5O6 1,3,5-Тринитро-3,5-диаза-циклогексан

1,3,5-Тринитрогексагидропиримидин, TNHP

NO2

Энтальпия образования: –40,08 кДж/моль [3]

Энергия образования: –17,78 кДж/моль [3]

Синтезирован конденсацией нитрометана с формальдегидом и трет-бутиламином с последующей нитрацией образовавшегося 3,5-дитретбутил-3,5-диазациклогексана по схеме [2]:

101

Не нашел самостоятельного применения как высокоэнергетический наполнитель ТРТ из-за недостаточной термической стойкости.

Список литературы

1.Ritter H. Neue Explosivstoffe // ISL - CO 253/86.

2.Ritter H., Licht H.H. Synthesis and Explosive Properties of 1,3,5-Trinitro-hexahydro-pyrimidine (TNP) and 5-Nitroxyme- thyl- -1,3,5-trinitro-hexahydropyrimidine (NMP) // Propell., Explos., Pyrotech. – 1985. – Vol. 10. – Р. 147–150.

3.Licht H.H. Neue Explosivstoffe aus dem ISL // ISL-Re- port RT 511/94.

102

C4Н8N8O8 Циклотетраметилентетранитрамин

1,3,5,7-Тетранитро-1,3,5,7-тетрааза-

циклооктан, октоген, НМХ

NO2

H2C - N - CH2

O2N - N N - NO2

H2C - N - CH2

NO2

Молекулярная масса: 296,2 Кислородный баланс: –21,61 % Массовая доля азота: –37,81 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1910 кг/м3 [1] Плотность модификации α: 1870 кг/м3 [2]

Плотность модификации β: 1960 кг/м3 [2] Плотность модификации γ: 1820 кг/м3 [2] Плотность модификации δ: 1780 кг/м3 [2] Температура плавления: 280 °С Разложение [3] Температура плавления: 275 °С [2] Теплота сгорания: 2766,35 кДж/моль [4]

Энтальпия образования:

75,02 кДж/моль [5]

84,01 кДж/моль [4]

87,86 кДж/моль [6]

103

Энергия образования:

104,73 кДж/моль [5]

113,72 кДж/моль [4]

117,57 кДж/моль [6]

Скорость детонации (в ограниченном объёме) β-модификации: 9100 м/с [2] Температура дефлограции: 287 °С [2] Чувствительность к удару: 7,4 Н·м [2] Чувствительность к трению:

при 120 Н реакции нет [2]

Бесцветное кристаллическое вещество. Октоген имеет 4 модификации, из которых β-модификация обладает самыми высокими плотностью и скоростью детонации. Практически нерастворим в воде [2].

Образуется в качестве побочного продукта при получении гексогена по методу Бахмана из уротопина, нитрата аммония, азотной кислоты и уксусного ангидрида. Перекристаллизация смесей гексогена и октогена из горячего гептана приводит к чистому октогену [7].

В качестве целевого продукта его получают обработкой 1,5-эндо-метилен-3,7-динитро- 1,3,5,7-тетраазациклоокта- на (DPT) смесью азотной кислоты с уксусным ангидридом и нитратом аммония по схеме [7]:

Выход: 65–70 %.

104

Октоген может быть получен с выходом до 98 % нитролизом циклических полиамидов по схеме [7]:

Выход: 79 %.

В США [2] реализован в промышленном масштабе процесс получения октогена нитролизом 1,5-диацетил-3,7- динитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана (DADN). Синтез осуществляется в три стадии. Гексамин (уротропин) обрабатывают уксусным ангидридом и ацетатом аммония. Полученный ДАРТ легко нитруется смесью серной и азотной кислот, а затем подвергается жёсткому нитрованию пятиокисью азота в азотной кислоте.

Выход: 99 %.

Пятиокись азота образуется при взаимодействии пятиокиси фосфора с азотной кислотой и выступает в качестве нитрующего агента.

Октоген является наиболее важным мощным промышленным взрывчатым веществом и используется в качестве

105

высокоэнергетического высокоплотного наполнителя высокоэффективных СРТТ и баллиститных порохов, мощных взрывчатых композиций [7].

Список литературы

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

2.Meyer R., Köhler J., Homburg A. Explosives. – Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH, 2002. – Р. 239–240.

3.Kayser E.G. Analysis Methods for Explosive Materials -I. Polynitro Compounds // J. Energ. Mater. – 1983. – Vol. 1. – Р. 251–273.

4.Weinheimer R. Properties of Selected High Explosives // Eighteenth Intern. Pyrotech. Seminar, 13–17 July 1992. – Р. 939– 972.

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

6.Krien G., Licht H.H., Zierath J. Thermochemische Untersuchungen an Nitraminen // Thermochimica Acta. – 1973. – Vol. 6. – Р. 465–472.

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

106

C4Н8N10O4 1,6-Диазидо-2,5-динитразагексан

DADNH

NO2 NO2

N3H2C - N - CH2 - CH2 - N - CH2N3

Молекулярная масса: 260,2 Кислородный баланс: –49,2 % Массовая доля азота: 53,80 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1610 кг/м3 [2] Температура плавления: 76 °С [2]

Энтальпия образования: 720,78 кДж/моль [1]

Энергия образования: 748,02 кДж/моль [1]

Получают азидированием 1,6-дихлор-2,5-динитразагек- сана азидом натрия в среде диметилформамида при температуре 90 °С по схеме [1]:

Благодаря высокой энтальпии образования рассматривается как компонент мощных артиллерийских порохов [2].

Список литературы

1.Simmons R.L. High Energy Nitramine Gun Propellants // Presented at the ADPA Gun & Ammunition Meeting. – New Orleans, LA, 6–8 April 1994.

2.Сопин В.Ф., Марченко Г.А. Современные проблемы технической химии: материалы докл. всерос. науч.-техн. конф. – Казань: Изд-во КГТУ, 2003. – С. 40–45.

107

C4Н8N12O6 1,7-Диазидо-2,4,6-тринитро-2,4,6-

триазагептан

DATH

NO2 NO2 NO2

N3CH2NCH2NCH2NCH2N3

Молекулярная масса: 320,2 Кислородный баланс: –29,98 % Массовая доля азота: 52,47 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1710 кг/м3 [1] Температура плавления: 136 °С [4]

Энтальпия образования:

612,96 кДж/моль [2]

757,30 кДж/моль [3]

693,95 кДж/моль [5]

Энергия образования:

645,17 кДж/моль [2]

789,52 кДж/моль [3]

Высокочувствительное ВВ. Получают нитрацией уротропина с последующим хлорированием диацетата хлористым водородом и азидированием дихлорида азидом натрия по схеме [5]:

108

Вещество очень чувствительное к механическому воздействию. Рассматривалось в качестве энергетической добавки в СРТТ и наполнителя мощных артиллерийских поро-

хов [2, 4, 5].

Список литературы

1.Reed R., Brady V.L., Hitner J.M. Fire Extinguishing Pyrotechnics // 18th Intern. Pyrotechnics Seminar, 13–17 July 1992. – Р. 939–972.

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

3.Dalin G., Wengang S., Feng W. Evaluation of Novel Energetic Materials used in low signature Propillant // Proc. Theory and Practice of Energetic Materials, Shenzhen, China, 1997.

4.Сопин В.Ф., Марченко Г.А. Современные проблемы технической химии: материалы докл. всерос. науч.-техн. конф. – Казань: Изд-во КГТУ, 2003. – С. 40–45.

5.Klapötke T.M., Krumm B., Steeman F.X. Preparation, Characterization and Sensitivity Data of Some Azidomethyl Nitramines // Propell., Explos., Pyrotech. – 2009. – Vol. 34. – Р. 13–23.

109

С4Н10N6O6 2,4,6-Тринитро-2,4,6-триазагептан

NO2 NO2 NO2

CH3 - N - CH2 - N - CH2 - N - CH3

Молекулярная масса: 238,2 Кислородный баланс: –47,03 % Массовая доля азота: 35,26 % Агрегатное состояние: твёрдое

Температура плавления: 166–168 °С [1]

Теплота сгорания: 2297,41 кДж/моль [2]

Энтальпия образования: –41,51 кДж/моль [2]

Энергия образования: –14,23 кДж/моль [2]

Белое кристаллическое вещество. Растворимо при нагревании в бутаноле.

Получают конденсацией метилнитрамина с 37%-ным формалином и изопропиламином с последующим нитролизом продукта конденсации смесью азотной кислоты с уксусным ангидридом и нитратом аммония по схеме [2]:

Выход: ~ 20 %.

110