Глава 4. Стифниновая кислота и стифнаты

Стифниновую кислоту, или 2,4,6-тринитрорезорцин, используют для получения тринитрорезорцината свинца (ТНРСа) и бариевой соли 2,4,6-тринитрорезорцина.

4.1. Получение стифниновой кислоты

Исходным продуктом для получения стифниновой кислоты служит резорцин (1,3-дигидроксибензол). Прямое нитрование резорцина азотной кислотой приводит к воспламенению реакционной массы, поэтому резорцин перед нитрованием сульфируют и переводят в менее реакционноспособный 4,6-дисульфорезорцин по следующей реакции:

Сульфирование проводят в ректорах периодического действия, снабженных рубашкой, змеевиками, куда подают хладагент, и мешалкой. В реактор заливают 98%-ную серную кислоту и при перемешивании дозируют предварительно измельченный резорцин при 30-35 ^oC. Для завершения процесса сульфирования реакционную массу выдерживают 60-70 ^оС один час, затем охлаждают и нитруют меланжем при 35-40 ^оС:

По окончании реакции нитрования реакционную массу выдерживают один час при той же температуре. Затем суспензию стифниновой кислоты в отработанной кислоте для снижения растворимости и увеличения выхода сливают в разбавитель, заполненный кислой водой, осадок отфильтровывают, промывают водой и отправляют потребителям во влажном состоянии. Отработанная кислота поступает на регенерацию, а промывные воды на утилизацию.

Полученная стифниновая кислота содержит рад примесей, в том числе динитрорезорцин и имеет температуру плавления ~ 174 ^оС, в то время как чистая кислота плавится при 178 ^оС. Примеси в стифниновой кислоте значительно снижают сыпучесть ТНРСа, что делает его непригодным для объемного снаряжения средств инициирования. По ГОСТу температура плавления тринитрорезорцина не должна быть ниже 175 ^оС. Для очистки стифниновую кислоту перекристаллизовывают из воды с модулем 1 : 500. Такая перекристаллизация позволяет получать достаточно чистый продукт. Однако она непроизводительна, так как требует большого количества воды. Попытки заменить воду органическими растворителями (например, этилацетатом) успеха не имели, так как приводили к повышению пожароопасности процесса и снижали рентабельность производства. Перекристаллизованную из воды стифниновую кислоту, минуя сушку, направляют на стадию получения ТНРСа.

4.2. Свойства тринитрорезорцината свинца

Стифнат свинца (тринитрорезорцинат свинца, ТНРС) -

C₆H₃N₃O₉Pb, мол. масса 468,29, моногидрат свинцовой соли стифниновой кислоты.

Кристаллы ТНРСа от оранжево-желтых до темно-коричневых. Плотность 3,1 г/см³. ТНРС практически нерастворим в воде, эфире, хлороформе, бензоле и толуоле. Слабо растворим в ацетоне и спирте. Растворим в этаноламине (~30% с разложением) и формамиде. При действии кислот на ТНРС, последний разлагается на стифниновую кислоту и соответствующую соль свинца.

Энергия образования ТНРСа -426,6 Ккал/кг (-1785 кДж/кг). Теплота взрыва 370 Ккал/кг (1549 кДж/кг). Фугасность 130 см³/10 г., скорость детонации ~5200 м/с при плотности, близкой к плотности монокристаллов. При нагревании выше 100 ⁰С ТНРС теряет кристаллизационную воду, при температуре ~200 ⁰С быстро разлагается, при температуре ~240 ⁰С взрывается. Температура вспышки 280 ⁰С (5с). Чувствительность к удару ТНРСа меньше, чем азида свинца, к трению - выше, чем азида свинца. ТНРС чувствителен к статическому электричеству, которое легко вызывает взрывы, и легко воспламеняется. Хотя ТНРС относят к ИВВ, его инициирующая способность незначительна. Применяют ТНРС в лучевых капсюлях-детонаторах и электродетонаторах для повышения воспламеняемости азида свинца и его защиты от действия света, воды и диоксида углерода, а также в неоржавляющих воспламенительных составах капсюлей-воспламенителей совместно с тетразеном и другими добавками.

Промышленность выпускает ТНРС трех модификаций:

- кристаллический;

- флегматизированный ПАВ;

- флегматизированный битумом.

Кристаллический ТНРС применяют в ряде конструкций запалов, где необходима повышенная восприимчивость в тепловому импульсу, два остальных вида ТНРСа используют в капсюлях-детонаторах и капсюлях-воспламенителях.