Бризантные взрывчатые вещества

Бризантные ВВ могут быть однородными и неоднородными (взрывчатые смеси).

I. Однородные бризантные ВВ

По химическому строению однородные бризантные ВВ разделяются на 2 группы: нитросоединения и нитроэфиры.

НИТРОЭФИРЫ – азотнокислые нитраты спиртов или углеводов.

1. Азотнокислые эфиры углеводов: главным представителем этих ВВ являются нитраты целлюлозы (нитроклетчатки). В зависимости от содержания азота делят на две разновидности: пироксилины (содержание азота 12 – 13,5 %) и коллоксилины (содержание азота 11,5 – 12 %).

Нитроцеллюлоза и пироксилин были открыты в 1832 г. Браконо. В 1846 – 1848 г.г. Г.И. Гесс и А.А. Фадеев исследовали свойства пироксилина и показали, что он по мощности в несколько раз превосходит дымный порох.

Взрывное разложение пироксилина может быть представлено уравнением:

2C₆H₇O₂(ONO₂)₃  3N₂ + 9СО + 3СО₂ + 7Н₂О.

При взрыве 1 кг пироксилина совершается работа, равная подъему 470 тонн на высоту 1 метр.

Пироксилин применяется для изготовления пироксилиновых порохов. По чувствительности пироксилин близок к гексогену. Сухой пироксилин при плотности 1,3 г/см³ имеет скорость детонации около 6500 м/с.

Коллоксилин менее чувствителен, чем пироксилин, и опасен главным образом в пожарном отношении. Хранят нитроклетчатку во влажном состоянии (с содержанием влаги до 30 %).

Коллоксилин используют для получения лаков, целлулоида.

2. Азотнокислые эфиры спиртов.

Глицеринтринитрат (нитроглицерин)[C₃H₅(ONO₂)₃ – маслянистая жидкость плотностью 1,6 г/мл, с температурой вспышки 180⁰С. Впервые был получен итальянским химиком Собреро в 1846 г.

Чистый, не содержащий кислотных примесей нитроглицерин менее взрывчат, и более прочен.

Нитроглицерин очень чувствителен к механическим воздействиям (толчкам, ударам, зажиганию гремучей ртутью). От пламени загорается с трудом и сгорает без взрыва.

При взрыве 1 г нитроглицерина образует 467 см³ газов, а 1 л – 750 л газов (порох только 280 л).

Нитроглицерин замерзает при +8⁰С и становится значительно опаснее, потому, что его кристаллы при трении или разломе сильно разогреваются. При превращении в жидкое состояние его нельзя нагревать выше 11-12⁰С, иначе он взрывает.

В 1854 г. знаменитый русский химик Н.Н. Зинин впервые поставил вопрос о применении нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества. В 1867 г. нитроглицерин был применен сотрудниками артиллерийского офицера В.Ф. Петрушевского для взрывных работ на золотых приисках в Восточной Сибири.

В 1865 г. Сотрудник Зинина капитан Д.И. Андриевский предложил гремучертутный капсюль-детонатор, применение которого резко увеличило бризантное действие ВВ и привело к открытию явления детонации.

В период работы Зинина и Петрушевского в России жил шведский инженер А. Нобель. Ему принадлежит заслуга дальнейшего развития и практического использования работ русских ученых. Нобель изобрел ряд динамитов и нитроглицериновый порох (баллистит), усовершенствовал конструкцию капсюля-детонатора).

Чтобы сделать нитроглицерин менее опасным при хранении, транспорте и применении, а также для лучшего использования его взрывной силы, его смешивают с кизельгуром (панцири инфузорий, инфузорная земля) и получают твердый динамит. 100 г кизельгура впитывает 75 г нитроглицерина.

Готовый динамит без взрыва переносит толчки, падение, трение. Однако внезапное нагревание, взрыв гремучей ртути может привести к взрыву.

Так же как и нитроглицерин, динамит не следует доводить до замерзания, которое происходит при – 4⁰С. Оттаивание можно проводить только очень медленно с помощью влажного, умеренно теплого песка. Замерзший динамит нельзя подвергать резкому нагреванию (пламенем, искрами и даже комнатной температурой).

Гремучий студень (взрывчатая желатина) состоит из 90 % нитроглицерина и 10 % пироксилина. Она менее опасна, чем ее составные части, потому, что содержит немного камфары. Сгорает как динамит, в замерзшем состоянии становится несколько чувствительнее к толчкам, но не так опасна как динамит или нитроглицерин. Под водой сильно взрывает.

Нитрогликоль (гликольдинитрат) [CH₂ONO₂ - CH₂ONO₂] используется для производства незамерзающих динамитов. Обладает повышенной летучестью.

Нитродигликоль (дигликольдинитрат)

[CH₂ONO₂ –СН₂ – О – СН₂ – СH₂ONO₂]

вследствие малой летучести и ряда свойств, близких по свойствам к нитроглицерину, его применяют для приготовления порохов.

Тэн – азотнокислый эфир пентаэритрита – пентаэритрит-тетранитрат [C(CH₂ONO₂)₄ или

CH₂ONO₂



O₂NOH₂C – C – CH₂ONO₂



CH₂ONO₂

- белое кристаллическое вещество, плотностью 1,77 г/см³, негигроскопичен. Температура плавления 141⁰С, температура вспышки 215⁰С.

По сравнению с другими азотнокислыми эфирами тэн стоек. Более чувствителен к удару, чем тротил, тетрил и гексоген. Скорость детонации 7900 м/с.

Тэн большей частью флегматизируют добавкой небольших количеств парафина (до 5 %), воска.

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

НИТРОСОЕДИНЕНИЯ представляют собой важнейший класс бризантных ВВ. Они характеризуются значительным фугасным и бризантным действием при малой чувствительности к механическим воздействиям. Эти вещества особенно пригодны для снаряжения артиллерийских снарядов и других боеприпасов. Достоинством этих соединений является их химическая стойкость.

Тротил или тринитротолуол [C₆H₂CH₃(NO₂)₃ – желтый кристаллический порошок или чешуйки. Плотность 1,66 г/см³, температура вспышки 300⁰С. Температура затвердевания чистого ТНТ 80,85⁰С, поэтому часто его используют в плавленом виде.

Литой тротил детонирует не от капсюля-детонатора, а только в результате взрыва промежуточного детонатора из прессованного бризантного ВВ. Скорость детонации до 6900 м/с.

Насыпной тротил более чувствителен к детонации, чем литой.

Горение тротила обычно не переходит в детонацию, однако если оно протекает в замкнутом сосуде с прочными стенками или в больших массах тротила, то возможна детонация.

Тротил не реагирует с металлами, но может реагировать со щелочами, образуя тротилаты. Тротилаты менее опасны, чем пикраты, но при их образовании выделяется значительное количество тепла, что может привести к возгоранию. Зарегистрирован случай воспламенения тротила в результате контакта с мыльной эмульсией.

Хотя горение тротила, как и других ВВ, происходит за счет кислорода, находящегося в самом тротиле, горящий тротил можно и нужно тушить водой. Вода, попадая на него, испаряется, на испарение требуется много тепла, поэтому температура продуктов горения уменьшается. Из-за недостатка тепла следующие слои не нагреваются до температуры вспышки, и горение прекращается.

Тротил является основным бризантным взрывчатым веществом для снаряжения боеприпасов. Его применяют в значительных количествах в сплавах с другими нитросоединениями: с гексогеном для снаряжения кумулятивных снарядов малого калибра; с 20 % динитронафталина под названием К-2; с 5 % ксилила под названием сплава Л и др. Из тротила готовят патроны и шашки для взрывных работ, в военное время применяли в смеси с селитрой.

Пикриновая кислота – тринитрофенол [C₆H₂OH(NO₂)₃] – желтый кристаллический порошок, растворимый в горячей воде. Плотность 1,6 – 1,8 г/см³, температура вспышки 300⁰С, скорость детонации около 7200 м/с. К удару и трению мало чувствительна.

Получена П. Вульфом в 1771 г. Длительное время пикриновая кислота использовалась как желтая краска для шерсти, шелка, кожи и волос. И только случайно, в конце 19 века было обнаружено, что она является взрывчатым веществом.

В открытом пространстве чистая пикриновая кислота спокойно сгорает сильно коптящим пламенем. При горении больших масс (например, складов), а также при горении в закрытых металлических сосудах горение может перейти в детонацию.

Большим недостатком пикриновой кислоты является ее способность образовывать соли при соприкосновении с металлами (кроме олова) в присутствии хотя бы небольшого количества воды. При этом образуются соли – пикраты, по своим свойствам близкие инициирующим ВВ. Наиболее опасны пикраты щелочных металлов.

Хранить пикриновую кислоту следует только в пластмассовой или деревянной таре. В настоящее время пикриновая кислота в качестве ВВ практически не используется.

В первой половине 20 века применялась как ВВ в различных странах под названиями мелинит (Россия, Франция), лиддит (Великобритания), шимоза (Япония), с/88 (Германия).

Пикрат аммония – аммонийную соль пикриновой кислоты применяли в США для снаряжения авиабомб.