2. Состав и разновидности пироксилинового пороха

Пироксилиновым порохом называется порох на основе нитратов целлюлозы, пластифицированных (растворяемых) спирто-эфирным растворителем, с добавками.

Состав пироксилиновых порохов определяется их назначением.

Обыкновенные орудийные пироксилиновые пороха имеют следующий состав:

• пироксилин (нитраты целлюлозы) - 91...97%,

• спирто-эфирная смесь — 0,5…5%,

• дифениламин — 1%, г

• гигроскопическая влага — 1...2%.

В отличие от обыкновенных орудийных порохов, ряд марок пироксилиновых порохов содержит в своем составе дополнительные компоненты, придающие им особые свойства. До­полнительными компонентами могут быть: динитротолуол, дибутилфталат, сернокислый калий, хлористый калий, графит, камфара, калиевая селитра и др.

Пироксилин - это нитрат целлюлозы с содержанием азота более 12,1% . В порохе нитраты целлюлозы выполняют роль энергетиче­ской основы и обусловливают его структурно-механические свойства.

Нитраты целлюлозы получают из целлюлозы. Наибольшее количество целлюлозы (до 95%) содержится в хлопке. Древесина хвойных пород содержит до 60%, а лиственных - до 50% целлюлозы.

Практически различают следующее виды нитратов целлюлозы, применяемые в производстве порохов: коллоксилин (N=11,5...12,1%), пироксилин №2 (N=12,1…12,5%), коллодий Д.И.Менделеева (N=12,5…12,7%), пироксилин №1 (N=13,0...13,5%), смесевые пироксилины, состоящие из смеси пироксилинов №1 и 2.

Для изготовления пироксилиновых порохов чаще всего используют смесевые пироксилины.

Нитраты целлюлозы представляют собой твердое рыхлое волокнистое белого или слегка желтоватого цвета высокомолекулярное, вещество.

Все виды нитратов целлюлозы не растворяются в воде. Это свойство позволяет многократно промывать нитраты целлюлозы холодной или горячей водой, тем самым обеспечи­вается их очистка от растворимых в воде примесей.

Нитраты целлюлозы полностью или частично растворяются в ацетоне, этилацетате, дибутилфталате, нитрометане, нитробензоле, нитратах многоатомных спиртов (нитроглицерин, нитродигликоль и др.).

Нитраты целлюлозы относятся к достаточно мощным бри­зантным взрывчатым веществам. В сухом виде они надежно детонируют от капсюля-детонатора №8. По чувствительности к удару сухие нитраты целлюлозы превосходят такие ВВ, как тротил. Однако при увлажнении чувствительность их к механическому воздействию сильно снижается. Так, при 10% влажности нитраты целлюлозы детонируют с трудом, а при 20% влажности не детонируют.

Спирто-эфирная смесь применяется в производстве порохов как технологический компонент для перевода пироксилина из стеклообразного состояния в пластичное, что позволяет изготовлять уплотненные пороховые элементы желаемой формы. После получения пороховых эле­ментов спирто-эфирная смесь из них удаляется.

Спирто-эфирная смесь состоит из этилового спирта (С₂Н₅ОН) и этилового эфира (С₂Н₅ОС₂Н₆) в соотношении от 1:1 до 1:2.

Дифениламин (С₆Н₅NНС₆Н₅) применяется в пироксилиновых порохах как стабилизатор химической стойкости.

При хранений пироксилиновых порохов, особенно в условиях повышенной температуры и влажности, пироксилины склонны к хими­ческому саморазложению с образованием продуктов кислого характера (окислы азота, азотная и азотистая кислоты и другие вещества).

Стабилизирующее действие дифениламина сводится к химическому взаимодействию с окислами азота, а также с азотной и азотистой кислотами с образованием стабильных нитрозо- и нитропроизводных.

Дифениламин представляет собой кристаллическое веще­ство белого цвета. Хорошо растворим в этиловом эфире, этиловом спирте.

При производстве пироксилиновых порохов в их составе оставляют определенное количество гигроскопической влаги, которое практиче­ски не изменяется в процессе хранения в герметической уку­порке.

Разновидности пироксилиновых порохов (табл. 1)

Малогигроскопический пироксилиновый порох применяется для комплектации зарядов артиллерийских выстрелов, в которых порох может подвергнуться активному воздействию атмосферной влаги. Понижение гигроскопичности достигается за счет введения в состав пороха динитротолуола, дибутилфталата или других нитросоединений.

Малоэрозионный пироксилиновый порох содержит вещества, снижающие разгарноэрозионное действие пороховых газов на поверхность канала ствола орудия. В состав таких порохов вводят в небольшом количестве (до 3%) противоэрозионные добавки: парафин, церезин, вазелиновое масло и др. Малогигроскопический порох, содер­жащий динитротолуол и дибутилфталат, в определенной сте­пени также является и малоэрозионным порохом, так как эти компоненты снижают температуру продуктов горения.

Таблица 1. Компонентный состав пироксилиновых порохов
Компоненты	Разновидности порохов и содержание компонентов, %
	Обыкно-венный орудий-ный	Мало-гигроско-пический	Мало-эрозион-ный	Беспла-менный	Пламе-гасящий	Пори-стый	Флегма-тизиро-ванный	Графи-тирова-нный
Пироксилин	93,0-95,0	83,0-85,0	93,0-95,0	85,0-92,0	45,0-50	97,4	95,1	Опыление (графитовка) зерен пороха
Спирто-эфирная смесь	2,0-5,0	1,7-2,2	1,0-2,0	1,0-4,0	1,0-2,0	0,3	1,0
Дифениламин	1,0	1,0-1,5	1,0	1,1-1,5	0,5-0,7	1,1	1,3
Динитротолуол	-	10,0	-	-	-	-	-
Дибутилфталат	-	3,0	-	-	-	-	-
Вазелиновое масло	-	-	3,0	-	-	-	-
Канифоль	-	-	-	-	2,0-2,5	-	-
Церезин	-	-	-	2,0-2,5	-	-	-
Сульфат калия	-	-	-	1,0	44,0-48,0	-	-
Камфара	-	-	-	-	-	-	1,5
Калиевая селитра	-	-	-	-	-	0,1
Графит	-	-	-	-	-	0,4*	0,2*
Вода	1,0-2,0	0,5-1,0	0,5-1,0	1,0-1,5	1,0-1,5	1,1	1,1
Калорийность пороха, ккал/кг	780-850	800-850	750-800	-	-	880	900
*сверх100%

Беспламенные пироксилиновые пороха, в отличие от обыкновенных орудийных порохов, содержат небольшое количество (до 5%) пламегасящих веществ - церезин или хлорсодержащие органические соединения.

Пламегасящие добавки препятствуют горению горючих газов в атмосфере кислорода воздуха, образующихся при вы­стреле, и понижают температуру пороховых газов, что в зна­чительной степени уменьшает пламенность выстрела.

Пламегасящие пироксилиновые пороха в своем составе содержат от 10 до 50% пламегасящих веществ, например, серно-кислого калия (сульфат калия). При выстреле продукты разложения компонентов пламегасящего пороха препятствуют образованию пламени.

Пористые пороха представляют собой одноканальные или бесканальные зерна, имеющие сильно развитую пористую структуру по всей толщине зерна. В результате большой по­верхности горения и малой толщины горящего свода эти по­роха сгорают быстро. Пористые пороха предназначены для короткоствольного оружия (пистолеты, автоматы) и для холо­стых артиллерийских выстрелов.

Флегматизированные пороха применяются в качестве винтовочного пороха или орудийного для малокалиберной артиллерии с тонким сводом.

Флегматизация позволяет регу­лировать газоприход при горении метательного заряда. В качестве флегматизатора применяется камфара, которая вводится в порох в виде спиртового раствора. При такой об­работке порохового зерна флегматизатор проникает в толщу пороха на глубину до 15% от толщины свода, причем кон­центрация флегматизатора постепенно уменьшается от на­ружных слоев внутрь зерна. Скорость горения таких порохов растет по мере того, как фронт горения перемещается от наружного слоя в глубь зерна.

Графитованные пороха: Все нитроцеллюлозные пороха яв­ляются диэлектриками с высоким значением диэлектрической постоянной. При пересыпании зерненых порохов мелких ма­рок на их поверхности могут возникать электрические заря­ды с разностью потенциалов, составляющей десятки тысяч вольт. Вспышка пороховой пыли может вызвать воспламенение пороховых зерен.

Для устранения электризации зерна пороха покрывают­ся тонким слоем токопроводящего материала. Чаще всего для этой цели используют порошкообразный графит. Кроме устранения явления электризации, графитовка спо­собствует улучшению сыпучести мелких порохов и повыше­нию их плотности.