книги / Физико-химические свойства взрывчатых веществ, порохов и твердых ракетных топлив

–нитраты (азотнокислые эфиры) – содержат нитратные

группы –ОNO2: пироксилин, нитроглицерин, нитрогликоль, нитродигликоль, тэн (пентаэритриттетранитрат);

–нитросоединения (ароматические, алифатические, гете-

роциклические) – содержат в молекуле нитрогруппы –NО2: тротил, пикриновая кислота, пикрат аммония, тетрил, гексоген, октоген, эдна, дина, ксилил, динитронафталин, динитробензол;

– нитронитраты – содержат одновременно группы –NО2

и –ONO2.

Наиболее часто в качестве штатных бризантных ВВ применяются:

–тротил (тринитротолуол, ТОЛ, ТНТ) С6Н2(NО2)3СН3;

–тетрил (тринитрофенилметилнитроамин, тетралит, пиро-

нит)

CH3

С6Н2(NO2)3N;

NO2

– тэн (пентаэритриттетранитрат, пентрит)

С(CH2ОNО2)4;

– гексоген (циклотриметилентринитроамин, циклонит, RDX)

(CH2N–NО2)3;

– октоген (циклотетраметилентетранитроамин, НМХ) (CH2N–NО2)4.

Более ограниченное применение имеют:

– дина (диэтанолнитроаминдинитрат)

CH2CH2ONO2

O2N–N

CH2CH2ONO2

31

– эдна (этилендинитроамин)

CH2NHNO2

|

CH2NHNO2

Тротил. Важнейшим представителем класса нитросоединений является тринитротолуол, или тротил. Химическая фор-

мула С6Н2СН3 (NO2)3. Структурная формула

СН3

О2N NO2

NO2

Температура затвердевания химически чистого тринитротолуола 80,85 °С. Температура затвердевания технического продукта является критерием его чистоты. Очищенный от примесей тротил должен, согласно ГОСТ 4117-67, иметь температуру затвердевания не ниже 80,2 °С. Такой тротил применяется для снаряжения боеприпасов; в военное время допускали тротил с температурой затвердевания не ниже 79 °С.

Различают температуру плавления и температуру затвердевания. Температура, при которой медленно нагреваемый в капилляре образец полностью расплавляется, носит название

температуры плавления.

Иначе определяется температура затвердевания. Для этого нагревают около 15 г вещества выше температуры плавления и охлаждают расплав, наблюдая за понижением температуры. Вначале наблюдается плавное понижение температуры охлаждаемого вещества, затем остановка и подъем температуры, достижение максимума, новая остановка и, наконец, дальнейшее

32

падение температуры. Та максимальная температура, которая достигается после первого периода понижения, носит название

температуры затвердевания.

Теоретически температуры плавления и затвердевания должны совпадать. Однако, по условиям опыта, температура плавления получается приблизительно на 1–1,5 °С выше температуры затвердевания.

Плотность тринитротолуола 1,663 г/см3. Гравиметрическая плотность около 0,9 г/см3; тротил довольно хорошо прессуется

до плотности 1,6 г/см3. Плотность литого тротила 1,55–1,59 г/см3.

Тротил получают из толуола С6Н5СН3 в три стадии:

Тринитротолуол практически не взаимодействует с металлами. Чувствительность тринитротолуола к механическим воздействиям и, в частности, к удару сравнительно невелика, что является основным его преимуществом перед многими другими нитросоединениями. При испытании на копре (груз 10 кг, высота падения 25 см) тротил дает 4–8 % взрывов, а например тетрил, около 50 %.

33

Чувствительность к детонации у тротила меньше, чем у тетрила и пикриновой кислоты, но больше, чем у ксилила.

Восприимчивость к детонации литого тротила значительно меньше, чем прессованного. Для детонирования литого тротила необходим промежуточный детонатор, тогда как для взрывания прессованного тротила достаточно капсюля-детонатора. Прессованные заряды из тротила служат иногда промежуточным детонатором для литого тротила. Чаще применяют для этой цели детонаторы из прессованного тетрила.

Расширение в свинцовой бомбе 285 см3. Скорость детонации 6900 м/с при плотности 1,59 г/см3.

Бризантность по пробе на обжатие свинцовых цилиндров

16–17 мм.

Требования к тротилу, применяемому для снаряжения сна-

рядов. Тротил, полученный промывкой продукта нитрования после отделения кислот, имеет температуру затвердевания 77–78 °С иносит название тротила-сырца. Он содержит около 6 % различных примесей – изомеры тринитротолуола и динитротолуол. Примесь этих веществ ухудшает взрывные качества тротила, например, заметно понижает чувствительность к детонации; кроме того, из снарядов, снаряженных таким веществом, в теплое время года вытекает жидкость, так называемое тротиловое масло. Тротиловое масло представляет собой смесь тротила с несимметрическими изомерами тринитротолуола, динитротолуолом и другими веществами. Температураплавленияэтойсмесиоколо30…35 °С.

Вытекание масла из разрывного заряда сопровождается следующими явлениями:

1)разрыхление взрывчатого вещества, в результате чего возможно воспламенение заряда при выстреле и преждевременный разрыв;

2)в снарядах с ввинтным дном тротиловое масло, несущее

врастворенном виде тротил, остается частично в резьбе. При ударе (в момент выстрела) металлических поверхностей, между которыми заключено масло, может произойти взрыв; возможно также воспламенение заряда пороховыми газами путем передачи огня по маслу, заключенному в резьбе дна снаряда;

34

3) тротиловое масло, выделяющееся из тротила, может собираться в гнезде под взрывателем (или детонатором). В этом случае иногда возможно попадание масла во взрыватель или промежуточный детонатор, где оно действует как флегматизатор. В результате бывают неполные взрывы или отказы. Тротилсырецнеприменяетсядляснаряжениябоеприпасов.

Применение тротила. Тротил является основным бризантным взрывчатым веществом для снаряжения боеприпасов. Благодаря сравнительно малой чувствительности к механическим воздействиям при удовлетворительном бризантном и фугасном действии тротил является пока наилучшим взрывчатым веществом для снарядов к морским и береговым орудиям. Для снаряжения бронебойных снарядов к этим орудиям применяли флегматизированный тротил, состоявший из 94 % тротила, 4 % нафталина и 2 % динитробензола, но возможно применение и чистого тротила.

Тротил применяли в значительных количествах в сплавах

сдругими ннтросоединениями: с гексогеном для снаряжения кумулятивных снарядов и снарядов малого калибра; с 20 % динитронафталина под названием К-2; с 5 % ксилила под названием сплава Л и др. Тротил применяли в военное время в смесях

саммиачной селитрой.

Из тротила готовят также патроны и шашки для взрывных работ.

Тетрил. Химическое название тринитрофенилметилнитрамин. Химическая формула

NO2

C6H(NO2)3N

CH3

35

Структурная формула

H2C–N–NO2

O2N NO2

NO2

Температура затвердевания чистого вещества 128,7 °С; температура затвердевания технического тетрила должна быть не ниже 127,7 °С. Плотность 1,78 г/см3.

Прессованием тетрила достигают плотности 1,68 г/см3. Температура вспышки около 190 °С. Чувствительность к удару около 50 % при грузе массой 10 кг и высоте падения 25 см. Расширение в свинцовой бомбе 340 см3; бризантность по пробе на свинцовых цилиндриках 20–21 мм. Скорость детонации 7470 м/с при плотности 1,61 г/см3; чувствительность к детонации больше, чем у пикриновой кислоты; при плотности 1,68 г/см3 тетрил детонирует еще от капсюля-детонатора с 0,54 г гремучей ртути. Как видно из этих данных, тетрил значительно бризантнее всех ранее описанных нитросоединений; его чувствительность к детонации и достижимая при прессовании плотность больше, чем у тротила. Благодаря этим преимуществам тетрил особенно пригоден для изготовления детонаторов и кап- сюлей-детонаторов. Вследствие высокой чувствительности тетрила к механическим воздействиям он непригоден для снаряжения снарядов, кроме малокалиберных, в которых его применяли как в чистом, так и флегматизированном виде; применяли также сплавы тетрила с тротилом или гексогеном для снаряжения некоторых боеприпасов.

36

Тэн. Со времени Второй мировой войны заметное значение приобрел азотнокислый эфир пентаэритрита – пентаэритрит – тетранитрат, или тэн.

Химическая формула С(CH2ОNО2)4 или

CH2ONO2

O2NOH2C C CH2ONO2

CH2ONO2.

Тэн получают нитрованием четырехатомного спирта пентаэритрита С(СН2OН)4, который, в свою очередь, получают конденсацией ацетальдегида (СН3СНО) с формальдегидом (HCHO). Эти альдегиды, как и применяемая для нитрования азотная кислота, получают синтетически из легкодоступных исходных веществ.

Процесс идет в две стадии:

C(CH2OH)4 + 2H2SO4 → С(СН2ОН)2(СН2OSO3Н)2 + 2Н20;

пентаэритритдисульфат

С(СН2ОН)2(СН2OSO3Н)2 + 4HNO3 → С(CH2ОNО2)4 + + 2H2SO4 + 2Н2О

Тэн– белое кристаллическое вещество, плотность 1,77 г/см3, хорошо прессуется до объемной плотности 1,6 г/см3, негигроскопичен. Температура плавления стабилизированного тэна должна быть не менее 138 ... 140 °С при полном отсутствии кислотности продукта. Температура вспышки 215 °С.

Тэн сравнительно с другими азотнокислыми эфирами химически стоек. Он более чувствителен к удару, чем тротил, тетрил и даже гексоген (дает взрывы при падении груза массой 2 кг с высоты 30 см, а при массе груза 10 кг и высоте его падения 25 см взрывы происходят в 100% опытов). Чувствительность

37

тэна к детонации несколько выше таковой гексогена и других вторичных ВВ. Расширение в свинцовой бомбе 500 см3.

При стандартном испытании по пробе на обжатие свинцовых цилиндриков тэн даст полную деформацию столбика; при массе заряда 25 г дает обжатие 16 мм. Скорость детонации 7900 м/с при плотности 1,60 г/см3. Тэн большей частью флегматизируют добавкой небольших количеств (до 5 %) парафина, воска и других веществ; при этом заметно уменьшается чувствительность к удару и незначительно снижаются работоспособность и скорость детонации.

Чистый тэн применяют в качестве вторичных зарядов для снаряжения капсюлей-детонаторов, а флегматизированный – для снаряжения детонирующего шнура, детонаторов, кумулятивных н некоторых других снарядов.

Гексоген. Химическое название – циклотриметилентринитрамин. Химическая формула С3Н6О6N6 или (CH2NNO2)3.

Структурная формула

N

׀

NO2

Получается нитролизом уротропина.

Температура плавления гексогена 203,5 °С, плотность 1,82 г/см3. Температура вспышки 230 °С. Чувствительность к удару немного меньше, чем у тэна. Расширение в свинцовой бомбе 480 см3. При стандартном испытании на бризантность

38

гексоген аналогично тэну дает полную деформацию свинцового столбика; при заряде 25 г получается обжатие 18 мм. Скорость детонации при плотности 1,70 г/см3 равна 8 370 м/с.

Гексоген и ранее описанный тэн относятся к числу сильнейших и наиболее бризантных ВВ. Для уменьшения чувствительности гексогена к удару и трению его флегматизируют парафином, воском, церезином и другими веществами, а также ди- и тринитротолуолом и другими нитросоединениями. Флегматизированный гексоген прессуют до плотности 1,65 г/см3. Гексоген плавится с разложением; кроме того, при высокой температуре плавления 203,5 °С сильно повышена чувствительность его к удару и трению. Поэтому снаряжение им боеприпасов производят не заливкой, а только прессованием.

Вследствие высокой чувствительности чистого ВВ к механическим воздействиям для прессования применяют только флегматизированный гексоген. В таком виде из него прессуют заряды детонаторов, кумулятивных и мелкокалиберных снарядов.

Чистый гексоген аналогично тэну применяют только для изготовления капсюлей-детонаторов.

Значительное применение находил гексоген в виде сплавов с другими нитросоединениями, например с тротилом, для снаряжения различных боеприпасов. Такие смеси менее чувствительны, чем гексоген, и обладают большей мощностью, чем тротил. Ими можно снаряжать заливкой (в виде взвеси гексогена в расплавленном тротиле).

Октоген. Химическое название – циклотетраметилентетранитрамин. Химическая формула C4H8O8N8, или (CH2NNO2)4. Структурная формула

39

CH2

O2N–N N–NO2

׀׀

H2C CH2

׀׀

O2N–N N–NO2

CH2

Октоген получают при взаимодействии уротропина с азотной кислотой и нитратом аммония в среде уксусной кислоты и уксусного ангидрида. Плотность 1,95 г/см3; температура плавления 278,5…280 °С. Термостойкость значительно выше, чем гексогена; скорость детонации 9100 м/с при плотности 1,84 г/см3. Чувствительность к удару – 50 % взрывов при падении груза массой 5 кг с высоты 42 см.

Октоген применяют как термостойкое ВВ при бурении глубинных скважин и дроблении взрывным методом горячих слитков, при разгрузке и ремонте доменных печей (Венгрия). В США его применяют в военных объектах, как в виде самостоятельных зарядов, так и смеси с тротилом (октол); применяют также в твердых ракетных топливах и артиллерийских порохах.

По литературным данным, бризантное действие октогена больше гексогена. Например, состав октоген – тротил 77/23, применяемый в американской армии для снаряжения противотанковых ракет, имеет пробивную силу, на 21 % превышающую таковую состава гексоген – тротил 60/40.

Эдна. Химическое название – этилендинитрамин. Химическая формула

CH2–NH–NO2

׀

CH2–NH–NO2

40