var gemius_identifier = new String('p3zlnXN5ibJOkRBBEdDodOVEDoyRwOdsRu1.O2V1cIT.u7');
#adv04, #adv05, #adv07, #adv34, #adv37{margin-top: 1px; margin-bottom: 3px;}
a.rek:link, a.rek:active, a.rek:visited {padding: 0; border: none; font-weight: normal; color:#003399; background-color:white; text-decoration:none; font-size:11px; font-family: arial, verdana;}a.rek:hover {padding: 0; border: none; font-weight: normal; color:#006600; background-color:white; text-decoration:none; font-size:11px; font-family: arial, verdana;}Związkizki pirotechniczneNPB("017");
var bx_w=160;
var bx_h=150;
var bx_bgc ="#ffffff";
var bx_src="http://adv.wp.pl/RM/Box/2009-10/mb/18783/plusdlafirm-detektywka_box_160x150_v5_wp.swf";
var bx_msrc="";
var bx_link ="http://adv.wp.pl/RM/click_lx.ads/webpark.wp.pl/popup.html/L-24/817754397/x01/OasDefault/plus18783_ros-cpc_box/plus18579_ros-cpc_boxa1.html/776d6d453230724d6f45634142507369?_RM_REDIR_=http://corto.www.wp.pl/as/plusdlafirm_cpc.html";
var bx_wmode="opaque";
• zaproś na swoją stronę • zgłoś naruszenie regulaminu • ranking stron • katalog stron • zaloguj się na swoje konto
NPB("009");
Materiały wybuchowe
kruszące
miotające
INICJUJĄCE
Ogólna charakterystyka materiałów wybuchowych inicjujących
Materiały wybuchowe inicjujące stosowane są głównie do zainicjowania
wybuchu materiałów wybuchowych kruszących lub zapalenia materiałów
wybuchowych miotających. Materiały wybuchowe inicjujące stosuje się
zarówno w postaci czystej, jak w mieszaninach z innymi materiałami
wybuchowymi lub nie wybuchowymi zwiększającymi efekt detonacji lub
niezawodnego zapalenia. "Materiały wybuchowe inicjujące znalazły
szerokie zastosowanie w różnego rodzaju uzbrojeniu.
W broni podwodnej stosuje się je:
- w zapalnikach min morskich,
w zapalnikach kontaktowych i nie kontaktowych /NUŻ/ /nie kontaktowe urządzenia zapalające w minach morskich i torpedach,
- w spłonkach i zapalnikach kontaktowych i elektrycznych
okrętowej sekcji minerskiej,
- w przyrządach zapalających bomb głębinowych,
- w przecinakach wybuchowych trałów kontaktowych.
W amunicji stosuje się je:
- do spłonek amunicji pistoletowej i karabinów oraz do zapalników i
zapłonników w amunicji działowej armatniej moździerzowej, a głowicach
bojowych rakiet itp.
Analogiczna zastosowanie znalazły materiały wybuchowe
i inicjujące w wojskach inżynieryjnych, w lotnictwie, w górnictwie
węglowym, w kamieniołomach, w poszukiwaniach geologicznych itp.
Materiały wybuchowe inicjujące charakteryzuję się szybkim przejściem
palenia w detonację, wskutek czego nawet mała ilość materiałów
wybuchowych inicjujących łatwo ulega detonacji i noże zainicjować,
wybuch innych materiałów wybuchowych. Zdolność inicjowania danego
materiału wybuchowego inicjujące go mierzy się minimalne jego ilością,
która jest potrzebna do spowodowania wybuchu jednego grama materiału
wybuchowego kruszącego zaprasowanego w łusce. W porównaniu z innymi
grupami materiałów wybuchowych, materiały inicjujące są bardziej
wrażliwe na wszelkiego rodzaju bodźce zewnętrzne i wskutek tego są
najbardziej niebezpieczne w produkcji i zastosowaniu.
Pod względem siły działania inicjujące materiały wybuchowe znacznie
ustępują materiałom kruszącym, ponieważ podstaw we parametry
balistyczne wykazuję niższe wartości, jak na przykład prędkość
detonacji.
Do najczęściej stosowanych obecnie materiałów wybuchowych inicjujących
należę: piorunian rtęci, azydek ołowiu, trójnitrorezorcyjan ołowiu i
tetrazen, ponadto znane są a stosowane w ograniczonym zakresie: azydek
srebra, azydek rtęciawy, azydek miedziowy, acetylenek srebra,
acetylenek miedziowy i inne.
Acetylenek miedzi IIAcetylenek miedziawy ma postać rdzawo-
lub brunatno-czerwonego proszku, nierozpuszczalnego w wódzia i
większości rozpuszczalników organicznych. Jest on trwały w temperaturze
do 373 K. Acetylenek miedziawy wybucha na powietrzu w temperaturze
393-396 K. Acetylenek srebra
Ma postać białego proszku i Jeszcze silniejsze własności wybuchowe niż
acetylenek miedziowy. Temperatura pobudzenia wynosi 473 K.
Azydek miedzi IITemperatura pobudzenia azydku miedziowego
wynosi 475K. Sucha substancja jest wyjątkowo wrażliwa na tarcie, jest
również bardzo wrażliwa na uderzania. Prędkość rozchodzenia się fali
detonacji - 5000 - 5500 m/s. Ma silne właściwości inicjujące wystarczy
0,0004 g azydku aby spowodować detonację pentrytu.
Azydek ołowiu
Otrzymuje się go przez działanie roztworu wodnego azydku sodu na roztwór wodny azotanu ołowiu
Pb(N03)2 + 2 NaN3 -> Pb(N3)2 + 2 NaN03
Azydek ołowiu Jest drobnokrystaliczną białą substancją o ciężarze właściwym 0,04796 kg/m3
Azydek ołowiu praktycznie nie jest higroskopijny i nie rozpuszcza się w
wodzie. W odróżnieniu od piorunianu rtęci nie traci on zdolności
detonowania w stanie wilgotnym. Azydek ołowiu rozkłada się przy
gotowaniu w wodzie oraz pod działaniem kwasów i zasad. Pod wpływem
rozcieńczonego kwasu azotowego lub octowego, w którym rozpuszcza się
nieco azotynu sodu, azydek ołowiu ulega całkowitemu rozkładowi a
produkty rozkładu przechodzę do roztworu. Metodę tę można stosować do
niszczenia odpadków i pozostałości azydku ołowiu,w praktyce stosuje się
do tego celu 15 procentowy kwas azotowy i 8 procentowy azotyn sodu.
Wieloletnie doświadczenia nad przechowywaniem spłonek elaborowanych
azydkiem ołowiu wykazały, że substancja ta reaguje z miedzią lub
mosiądzem, tworząc azydek miedzi, bardzo wrażliwy na tarcie i
uderzenie. W związku z tym azydek ołowiu elaboruje się tylko do łusek
aluminiowych. Pod wpływem światła azydek ołowiu żółknie od strony
naświetlanej. Warstwa zmienionej substancji zabezpiecza głębsze warstwy
przed dalszym rozkładem, dzięki czemu naświetlanie nie powoduje zmian
właściwości wybuchowych substancji. Trwałość chemiczna azydku ołowiu
jest zupełnie wystarczająca do praktycznego stosowania tego materiału.
Długotrwałe ogrzewanie w temperaturze do 373 K nie powoduje zmian
właściwości azydku ołowiu. Temperatura pobudzania azydku ołowiu wynosi
600 K. Zapala się on od płomienia nieco trudniej niż piorunian rtęci.
Wrażliwość azydku ołowiu na bodźce mechaniczne jest około dwa razy
mniejsza aniżeli piorunianu rtęci. Wrażliwość na uderzenie badana na
kafarze przy zastosowaniu 975 gramowego ciężaru charakteryzuje się
wielkościami: dolna granica wrażliwości - 70 mm, górna - 230 mm.
Wrażliwość na nakłucie jest niewystarczająca do stosowania samego
azydku ołowiu w spłonkach detonujących, inicjowanych przez nakłucie
iglicę, jednak przy wprowadzeniu domieszek stałych wrażliwość azydku
ołowiu silnie wzrasta W przeciwieństwie do piorunianu rtęci ciśnienie
prasowania nie ma wpływu na wrażliwość azydku ołowiu. Azydek ołowiu
odznacza się bardzo krotką drógą przejścia palenia się w detonację i
dlatego detonuje on nawet w przypadku bardzo małych ilości od działania
wszelkiego rodzaju bodźców zewnętrznych. Azydek ołowiu jest najbardziej
skutecznym środkiem detonującym spośród wszystkich materiałów
wybuchowych inicjujących. Stosując azydek ołowiu trzeba użyć jego
najmniejsze ilość aby zainicjować materiał wybuchowy kruszący.
Stosunkowo mała wrażliwość azydku ołowiu a zarazem duża zdolność
pobudzająca umożliwiły szerokie zastosowanie go do wyrobu spłonek
detonujących inicjowanych za pomoce płomienia lub wybuchu. Jednak
niedostateczna wrażliwość azydku ołowiu na nakłucie powoduje
konieczność stosowania innego materiału wybuchowego inicjującego, np.
trójnitrorezorcynianu ołowiu lub dodatkowej masy nakłuciowej. Z
powyższych właściwości wynika ,że azydek ołowiu nie jest stosowany do
wyrobu spłonek zapalających a głównie detonujących.
Właściwości wybuchowe, azydku ołowiu:
- ciepło wybuchu 1628,2 kJ,
- objętość gazów /v/ 350 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 4373 K,
- wydęcie w bloku ołowianyo 110 ml,
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji:
- przy gęstości 3,8 - 4500 m/s,
- przy gęstości 4,6 - 5300 m/s,
Azydek srebra
Azydek srebra jest nieco higroskopijny; w temperaturze pokojowej w
atmosferze nasyconej wilgocią chlonie około 2% wilgoci. Azydek srebra
jest bardziej energicznym środkiem inicjującym, przewyższającym
nieznacznie azydek ołowiu pod względem skuteczności pobudzania.
Temperatura pobudzenia wynosi 546K, natomiast wrażliwość azydku srebra
na uderzenie jest mniejsza niż azydku ołowiu.
Piorunian rtęciMateriałami wyjściowymi do otrzymywania
piorunianu rtęci są: rtęć metaliczna, 62 % kwas azotowy, 96 % alkohol
etylowy, a w przypadku otrzymywania odmiany białej dodatkowo kwas solny
i opiłki miedzi. Pierwszym etapem produkcji Jest otrzymanie azotanu
rtęci wg niżej podanego wzoru:
3 Hg + 8 HN03 -> 3 Hg(N03)2 + 2 NO + 4 H20
Mimo, że reakcja otrzymywania piorunianiu rtęci jest skomplikowana, w ogólnym zarysie można ją opisać poniższym równaniem:
Hg(NO3)2 + 2 C2H5OH + 4 HN03 -> Hg(CNO)2 + 2 C02 + 5 HgO + 2 N02 + 2 NO
Metodę tę otrzymujemy biały lufa szary piorunian rtęci, dopiero dodatek
kwasu solnego i opiłków miedzi jako katalizatora powoduje przesunięcie
reakcji na korzyść otrzymania białego piorunianu rtęci. Niszczenia i
neutralizacji piorunianu rtęci dokonuje się przez rozpuszczenie go w
tiosiarczanie sodu. Piorunian rtęci jest ciałem krystalicznym
występującym w dwóch postaciach białej i szarej. Obydwie te odmiany
maję zbliżone własności wybuchowe. Jednak w praktyce stosuje się biały
piorunian rtęci. Piorunian rtęci ma słodki metaliczny smak i ma
właściwości trujące, zbliżone do rtęci. Ciężar właściwy piorunianu
rtęci wynosi 4,40 g/cm3 , gęstość grawimetryczna około 1,2 g/cm3
. Piorunian rtęci praktycznie nie jest higroskopijny i tylko w
nieznacznym stopniu rozpuszcza się w wodzie w 100 g wody o temperaturze
285 K rozpuszcza się 0,07 g tej substancji/. Piorunian rtęci w miarę
wzrostu zawartości wilgoci traci swe właściwości wybuchowe - przy 10%
wilgoci pali się nie detonując, natomiast przy 30% nawet nie zapala się
i dlatego piorunian rtęci dla bezpieczeństwa przechowuje się w wodzie.
W zwykłych rozpuszczalnikach organicznych piorunian rtęci nie
rozpuszcza się, natomiast dobrze rozpuszcza się w wodnych roztworach
amoniaku i cyjanku potasu. Stężone kwasy i alkalia rozkładają piorunian
rtęci. Z niklem, cynę i ołowie.- piorunian rtęci praktycznie nie
reaguje. Z miedzi? w obecności wilgoci reaguje powoli, tworząc
piorunian miedzi bardziej wrażliwy na tarcie, aniżeli piorunian rtęci.
Z glinem reaguje on energiczniej reakcji tej towarzyszy wydzielanie się
znacznej ilości ciepła i tworzę się przy tym substancja nie wybuchowa.
Dlatego też piorunianu rtęci nie należy stosować do osłonek
aluminiowych. Trwałość chemiczna piorunianu rtęci jest wystarczająca do
jego praktycznego zastosowania. Temperatura pobudze-nia piorunianu
rtęci wynosi około 443 K. Piorunian rtęci jest najwrażliwszym spośród
stosowanych materiałów inicjujących. Wrażliwość na uderzenie przy
badaniu na młocie Kasta dla ciężaru 6,9 N charakteryzuje się
następującymi wartościami: górna granica wrażliwości 85 mm - dolna 55
mm.
Piorunian rtęci zaprasowuje się powyżej 166.104 N/m2
na martwą tj. zapala się z trudem, pali się bez detonacji. Dlatego w
spłonkach detonujących piorunian rtęci prasuje się przy stosowaniu
ciśnienia 25 t 35.106 N/m2.Inaczej zachowuje się piorunian rtęci pod wpływem nakłucia igła. W granicacach do 75 * 10 N/m2 ze wzrostem ciśnienia prasowania wzrasta wrażliwość wobec nakłucia. Między 70-104 N/m2
ciśnienia prasowania obserwuje się optymalna wrażliwość na nakłucie.
Przy dalszym zwiększonym ciśnieniu plasowania zmniejsza się pobudliwość
piorunianu do detonacji na nakłucie, a od ciśnienia prasowania 200.10
N/m2 piorunian rtęci traci wrażliwość na
nakłucie, zaprasowuje się na martwo. Piorunian rtęci wrażliwy jest na
światło słoneczna. Naświetlanie go promieniami słonecznymi bezpośrednio
przez dłuższy okres czasu powoduje znaczny rozkład, charakteryzujący
się wydzielaniem gazu.
Właściwości wybuchowe piorunianu rtęci:
- ciepło wybuchu - 1737,5 kJ/kg,
- objętość gazów -/V/ - 315 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ - 4623 K,
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla 110 ml,
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji
- przy gęstości 3,07 - 3925 m/s,
- przy gęstości 3,96 - 3740 m/s,
- przy gęstości 4,2 - 5400 m/s,
Piorunian rtęci podczas wybuchu ulega rozkładowi na następujące produkty wybuchu:
Hg(CNO)2 -> 2 CO + N2 + Hg
W atmosferze azotu otrzymuje się gaz o składzie:
C02 - 0,15 %
CO - 65,7 %
N2 - 32,25 %
H2 - 1.9 %
Zdolność pobudzająca piorunianu rtęci jest dostatecznie duża. Graniczne
ładunki tej substancji w stosunku do materiałów kruszących są
następujące:
dla trotylu - 0,36 g, dla tetrylu - 0,29 g
Tetrazen
Otrzymuje się go z kwaśnego węglanu aminoguanidyny azotynu sodu i kwasu
azotowego. Otrzymywanie tetrazenu jest wielo etapowe. Tetrazen jest
ciałem stałym, mającym postać drobnokrystalicznego proszku o żółtym
zabarwieniu. Ciężar właściwy tetrazenu wynosi 1,64 g/cm3 zaś Jego gęstość grawimetryczna 0,45 g/cm3.
Tetrazen jest praktycznie niehigroskopijny i nierozpuszczalny w wodzie
i w zwykłych rozpuszczalnikach organicznych. Z metalami nie reaguje w
zwykłej temperaturze tetrazen jest trwały, jednak przy ogrzaniu powyżej
323,15 K ulega rozkładowi. Temperatura pobudzenia tetrazenu wynosi
około 413,15 K. Wrażliwość tetrazenu na uderzenie i nakłucie jest nieco
większa od wrażliwości piorunianu rtęci, natomiast wrażliwość na tarcie
jest nieco mniejsza. Zdolność inicjowania tetrazenu jest znacznie
mniejsza w porównaniu ze zdolnością inicjującą piorunianu rtęci.
Wskutek małej zdolności inicjującej nie jest tetrazen stosowany jako
samodzielny materiał inicjujący. Głównie jest składnikiem mas
inicjowanych przez nakłucie oraz mas nierdzewnych pobudzanych przez
uderzenie, w których odgrywa rolę sansybilizatora.
Trinitrorezorcynian ołowiuJako materiały wyjściowe do
otrzymywania trójnitrorezorcynianu ołowiu stosowane są:
trójnitrorezorcyrra, będąca materiałem kruszącym podobnym pod względem
właściwości fizykochemicznych i wybuchowych do kwasu pikrynowego,
następnie azotan ołowiu i kwaśny węglan sodu. Trojnitrorezorcynian sodu
otrzymuje się przez działania trójnitrorezorcyny na kwaśny węglan sodu.
Trójnitrorezorcynian ołowiu jest ciałem stałym, drobnokrystalicznym, koloru ciemnożółtego, o gęstości 3,8 g/cm3.
Charakteryzuje się on w porównaniu z azydkiem ołowiu, niższą
temperaturę pobudzenia i większe wrażliwością na uderzenie.
Charakterystyczna cechę tej substancji jest łatwa podatność na
zapalenie od bezpośredniego płomienia lub iskry elektrycznej.
Trójnitrorezorcynian ołowiu jest niewielkim stopniu higroskopijny i
praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach
organicznych. Trójnitrorezorcynian ołowiu rozkłada się pod wpływem
kwasów, natomiast z metalami nie reaguje. Odznacza się duże trwałością
chemiczną. Temperatura pobudzenia wynosi 543 K. Pod działaniem promieni
słonecznych trójnitrorezorcynian ołowiu ciemnieje i rozkłada się.
Wrażliwość trójnitrorezorcynianu ołowiu na uderzenie jest sześć razy
mniejsza aniżeli piorunianu rtęci i dwa razy mniejsza niż azydku
ołowiu. Pod względem wrażliwości na tarcie trójnitrorezorcynian ołowiu
zajmuje miejsce pośrednie pomiędzy piorunianem a azydkiem ołowiu.
Zdolność pobudzająca trójnitrorezorcynianu ołowiu jest znacznie
mniejsza aniżeli piorunianu rtęci. Trójnitrorezorcynian ołowiu łatwo
elektryzuje się, co w związku z jego wielką wrażliwością na wyładowania
elektryczne czyni szczególnie niebezpiecznymi operacje przesypywania i
sortowania tej substancji. Właściwość ta była przyczyna wielu wypadków
zapalenia się i detonacji. Duża wrażliwość na bodźce cieplne przy małej
wrażliwości na uderzenie i tarcie jest powodem, że trójnitrorezorcynian
ołowiu dobrze nadaje się do napełniania artyleryjskich spłonek
detonujących podlegających działaniu dużych sił w momencie wystrzału.
Jednak niewielka zdolność inicjująca nie pozwala na stosowanie tej
substancji jako samodzielnego materiału inicjującego. W spłonkach
detonujących inicjowanych przez nakłucie jest stosowany w mieszaninie z
tetrazenem. Stosowany jest również jako dodatek do azydku ołowiu w
spłonkach detonujących do zwiększenia zdolności zapalenia, od płomienia
lub iskry. Trójnitrorezorcynian jest słabym materiałem wybuchowym na
skutek dużej zawartości metalu (44,25 %).
Właściwości wybuchowe:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 1540,7 kJ/Kg,
- objętość gazów /V/ 340 dm3/kg
- temperatura wybucha /t/ 3003 K
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla: ?????
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji:
- Przy gęstości 0,93 - 2100 m/s
- przy gęstości 2,6 - 4900 m/s
- przy gęstości 2,9 - 5200 m/s
KRUSZĄCE
Kruszące materiały wybuchowe stosowane są przede wszystkie w technice
wojskowej do elaboracji min morskich, bomb głębinowych, głowic bojowych
torped, do wypełnienia korpusów przecinaków wybuchowych oraz w
ładunkach okrętowej sekcji minerskiej, do elaboracji pocisków
artyleryjskich, moździerzowych, głowic bojowych, rakiet, do elaboracji
min przeciw piechocie i czołgowych do lontów detonacyjnych, do
wszelkich prac inżynieryjnych, dywersyjnych itp. Materiały wybuchowe
kruszące znalazły również zastosowanie w technice cywilnej w górnictwie
węglowym, w kamieniołomach, do prasowania detonacyjnego, w
poszukiwaniach geologicznych, w pracach ziemnych, do usuwania zatorów
lodowych itp. Niektóre materiały wybuchowe kruszące używane są jako
materiały podstawowe do produkcji prochów bezdymnych. Najważniejsze
formy przemiany wybuchowej omawianych materiałów wybuchowych jest
detonacja, wskutek czego wybuchowi materiałów kruszących towarzyszy
działanie kruszące otoczenia stałego przylegającego do ładunku, stąd
pochodzi nazwa materiały "kruszące".
W celu pobudzenia materiałów kruszących do detonacji używa się
materiałów inicjujących a w przypadku mało wrażliwych substancji
również detonatorów z innych bardziej wrażliwych na detonację
silniejszych materiałów kruszących. Prędkość detonacji w większości
materiałów kruszących, a także niektóre parametry charakteryzujące je
pod względem energetycznym w przeliczeniu na jednostkę ciężaru są
większe aniżeli materiałów inicjujących. Wrażliwość materiałów
wybuchowych kruszących na bodźce zewnętrzne jest znacznie mniejsza niż
innych grup materiałów wybuchowych, co umożliwia ich stosowanie do
ładowania pocisków artyleryjskich, których ładunki wybuchowe podlegają
działaniu wielkich sił w momencie wystrzału i uderzęnią o przeszkodę.
Materiały kruszące pod względem zużycia i produkcji stanowię główne
masę materiałów wybuchowych. Zapotrzebowanie na te materiały w czasie
wojny jest olbrzymie.
Nitrozwiązki
stanowię najważniejsze grupę materiałów wybuchowych. Grupa tą
charakteryzuje się w porównaniu z materiałami wybuchowymi innych grup
duże zdolności burzącące i kruszące przy małej wrażliwości na bodźce
mechaniczne.
Do nitrozwiazków z wymienionych materiałów kruszących należą:
l) kwas pikrynowy (trójnitrofenol),
2) trotyl'(symetryczny trójnitrotoluen),
3) ksylit (trójnitroksylen),
4) dwunitrobenzen,
5) trójnitrobenzen,
6) dwunitronaftalen
Estry kwasu azotowego i alkoholi
Estry kwasu azotowego są bardzo silnymi materiałami wybuchowymi.
Wskutek większej niż w nitrozwiązkach zawartości tlenu, efekt cieplny
wybuchu eatrów kwasu azotowego jest większy niż wybuchu nitrozwiązków
tej samej liczbie atomów węgla i grup nitrowych. Ponadto W wielu
estrach kwasu azotowego stosunek liczby grup nitrowych-estrowych do
liczby atomów węgla może być bardziej korzystny niż, w nitrozwiązkach
aromatycznych. W wielu estrach kwasu azotowego na każdy atom węgla
przypada jedna grupa nitrowo-estrowa. Dlatego też, takie estry kwasu
azotowego jak, np. pentryt, nitrogliceryna, nitroglikol, należą do
najsilniejszych materiałów wybuchowych i przewyższają siłę wybuchu
stosowane w praktyce nitrozwiązki. aromatyczne, jak trotyl i kwas
pikrynowy.
Estry kwasu azotowego Jako materiały wybuchowy maję też cechy ujemne,
mianowicie są wrażliwe na uderzenie i tarcie, ponadto Jako estry nogą
ulegać hydrolitycznenu rozkładowi.
Najważniejszymi spośród estrów kwasu azotowego są:
1) pentryt,
2) nitrogliceryna,
3) dwunitrodwuetylenoglikol
Dinitrobenzen, DNB Najprostszymi pod względem budowy
chemicznej nitrowymi pochodnymi związku szeregu aromatycznego są
nitrowe pochodne benzenu. Przez bezpośrednie nitrowanie benzenu można
wprowadzić jedno lub dwie grupy nitrowe. Wprowadzenie grupy trzeciej
przebiega z dużym trudem i małe wydajnością. Największe znaczenie
praktyczne ma dwunitrobenzen. Stanowi on najpoważniejszy materiał
zastępczy trójnitrotoluenu. Dwunitrobenzen otrzymuje się działając na
benzen mieszaninę nitrującą - kwasu azotowego i siarkowego.
Dwunitrobenzen Jest substancje krystaliczne o żółtej barwie. Odznacza
się duża toksycznością. Temperatura wrzenia dwunitrobenzenu wynosi 576
K. Temperatura topnienia wynosi 364 K. Temperatura topnienia
dwunitrobenzenu do celów wojskowych powinna wynosić 364-362 K.
Dwunitrobenzen był stosowany w czasie I wojny światowej jako zastępczy
materiał wybuchowy zamiast trotylu, a to ze względu na większa
dostępność benzenu jako surowca oraz większą ekonomiczność produkcji
dwunitrobenzenu w porównaniu z produkcję trójnitrotoluenu. W Rosji i w
Niemczech dwunitrobenzen stosowano do napełniania min morskich.
Dwunitrobenzsn wyróżnia się niezwykle mała wrażliwością na uderzenie i
tarcie. Dzięki tej wrażliwości. próbowano go stosować do pocisków
przeciwpancernych, jak na przeszkodzie poza silnie trującymi
właściwościami stoi trudność doprowadzenia go do pełnej detonacji przez
pobudzenia zwykłe spłonkę - wymaga dodatkowo detonatora.
Właściwości wybuchowe dwunitrobenzenu:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 3642,5 kJ/kg,
- objętość gazów /V/ 67 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 2773 K,
- wydęcie1 w bloku ołowianym - próba Trauzla 250 cm3,
- maksymalna prędkość detonacji 6100 m/s,
Dinitronaftalen, DNN Dwunitronef talen otrzymuje się działając
na naftalen
mieszaninę kwasu azotowego i siarkowego. Dwunitronaftalen ma postać
drobnych kryształów barwy szarożółtej o temperaturze krzepnięcia 425 K.
Trudno rozpuszcza się w eterze i alkoholu, łatwo zaś w benzenie,
ksylenie i acetonie. Ogrzany do 591 K rozkłada się z pienieniem.
Zalicza się on do materiałów wybuchowych mających słabe właściwości
wybuchowe. Maksymalna prędkość rozchodzenia się fali detonacji wynosi
5100 m/s, wydęcie w bloku ołowianym maksimum 80 cm3.
Dwunitronaftalen jest jednym z najsłabszych materiałów wybuchowych
stosowanych praktycznie, dlatego stosuje się go w mieszaninie z innymi
silniejszymi materiałami wybuchowymi, aby zmniejszyć fragmentację
skorup zwłaszcza odlewanych, ponadto jest stosowany jako materiał
zastępczy.
Dwunitronaftalen jest stosowany również w innych mieszaninach do
elaboracji pocisków artyleryjskich, min morskich, bomb głębinowych itp.
Heksogen, Cyklotrójmetylonotrójnitroamina, Hx Heksogen
otrzymuje się w technice różnymi metodami i z różnych surowców, między
innymi można go otrzymać w procesie nitrowania
sześciometylenoczteroaoiny - /urotropiny/ kwasem azotowym.
Heksogen jest substancję krystaliczny koloru białego o temperaturze topnienia 477-479 K i ciężarze właściwym 1,820 g/cm3.
Temperatura pobudzenia heksogenu wynosi 503 K. Heksogen nie na smaku
ani zapachu. Praktycznie jest nierozpuszczalny w wodzie ani w
najczęściej spotykanych rozpuszczalnikach organicznych. Stosunkowo
dobrze rozpuszcza się w acetonie, nieco gorzej w stężonym kwasie
azotowym, ulega rozkładowi pod wpływem kwasu siarkowego. Trwałość
chemiczna heksogenu jest bardzo wysoka. Heksogen może być przechowywany
przez miesiąc w temperaturze 323 K bez dostrzegalnego rozkładu. Wyraźny
rozkład heksogenu następuje dopiero w temperaturze 473 K. Wrażliwość
heksogenu na uderzenie jest nieco większa niż trotylu. Wrażliwość na
uderzenie badana na kafarze według próby standardowej wynosi 70-80 %
wybuchów. Wrażliwość heksogenu na detonację jest również większa
aniżeli tetrylu. Heksogen nie wchodzi w reakcję z metalami skorup, do
których jest najczęściej zaprasowywany.
Duża wrażliwość heksogenu jest przyczynę, że nie może on być stosowany
do elaboracji niektórych pocisków ze względu na naprężenia powstałe w
lufie podczas strzału. Dlatego też często stosuje się heksogen
flegmatyzowany. Flegaatyzacja zmniejsza wrażliwość heksogenu na bodźce
zewnętrzne i ułatwia jego uprasowanie, Heksogen flegmatyzuje się
parafiną stearyną i woskiem, dla odróżnienia od krystalicznego zabarwia
się go na czerwono fuksyną. Heksogen odkryto i zbadano w 1897 roku
jednak na większą skalę został zastosowany dopiero w czasie II wojny
światowej. Wcześniejszemu zastosowaniu heksogenu stalą na przeszkodzie
zbyt wysoka cena metanolu jednego z podstawowych surowców używanych do
produkcji heksogenu. Opracowanie metody syntetycznego otrzymywania
metanolu umożliwiło równoczesne wprowadzenie do uzbrojenia armii
jednego z najważniejszych obecnie materiałów wybuchowych kruszących.
Heksogen znalazł szerokie zastosowania w II wojnie światowej, gdyż
właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe ujawniają wielkie walory
heksogenu jako materiału wybuchowego: duża trwałość chemiczna, niewiele
ustępujące trwałości nitrozwiązków aromatycznych i wielka siła wybuchu
znacznie przewyższająca siłę nitrozwiązków takich, Jak trotyl, kwas
pikrynowy. Surowcem z których jest wyrabiany są łatwo dostępne (amoniak
i alkohol metylowy). Odporny jest na działanie różnych związków
chemicznych. Ujawnione parametry heksogenu były przyczynę, że szeroko i
w wielu krajach rozpoczęto jego produkcję. W czasie II wojny światowej
Niemcy produkowały 7000 ton heksogenu miesięcznie. Heksogen stosowano w
ograniczonej ilości w stanie krystalicznym, ale zyskał szerokie
zastosowanie w różnych mieszaninach z trotylem jako tzw. heksolit; z
trotylen i aluminium szeroko stosowany i znany pod skrócone nazwę HAT.
Ponadto znalazł szerokie zastosowanie Jako podstawowy składnik
materiałów wybuchowych plastycznych (plastyk).
Właściwości chemiczne i wybuchowe heksogenu:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 5715-5820 kJ/kg,
- objętość gazów 910 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3673 K,
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla - 450-520 cm3,
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji dla gęstości:
1.05 - 6000 m/s
1,35 - 7400 m/s
1,45 - 7705 m/s
Heksyl, Heksanitrodifenyloamina
Heksyl otrzymuje się działając mieszaniną nitrującą na dwufenyloaminę.
Heksyl ma postać żółtych igieł o temperaturze topnienia 516-518 K.
Kryształy heksylu maję ciężar właściwy 1,65 g/cm3
Jest trudno rozpuszczalny w stężonym kwasie siarkowym i w większości
rozpuszczalników organicznych. Stosunkowo łatwo rozpuszcza się na
gorąco w kwasie octowym, w nitrobenzenie oraz acetonie. Heksyl jest
substancję trwałą chemicznie; wytrzymuje on bez żadnych zmian
ogrzewanie przez 30 dni w temperaturze 368 K, temperatura pobudzenia
wynosi 523 K. Wrażliwość na uderzenie jest mniejsza niż tetrylu ale
nieco większa niż kwasu pikrynowego. Spośród właściwości chemicznych
heksylu bardzo ważna jest kwasowość tej substancji, wchodzi w reakcję z
metalami, szczególnie sole metali ciężkich są bardziej wrażliwe na
uderzenie i tarcie niż sam heksyl.
Heksyl prasuje się dosyć trudno ale z dodatkiem l % kwasu stearynowego
można osiągnąć dobre sprasowanie. Heksyl po raz pierwszy zaczęto
stosować w charakterze materiału wybuchowego około 1910 r. mimo, że
znany jest w literaturze od 1876 r. Używano go szeroko w czasie I i II
wojny światowej, przeważnie w postaci topliwej mieszaniny z trotylem i
azotanem amonu do napełniania torped, min morskich, bomb lotniczych.
Właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 4333 kJ/kg,
- objętość gazów /V/ 675 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3723 K,
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla 325-350 cm3,
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji dla gęstości:
1,58 - 6900 m/s
1,64 - 7100 m/s
1,67 - 7150 m/s
Ksylit, Trinitroksylen Trójnitroksylen otrzymuje się działając
na ksylen mieszanina kwasu azotowego i siarkowego. Ksylit jest ciałem
krystalicznym o jasnożółtym zabarwieniu. Jego ciężar właściwy wynosi
1,65 g/cm3, gęstość grawimetryczna około 0,6 g/cm3.
Temperatura topnienia czystego trójnitroksylenu wynosi 455 K. Ksylit
jest mało higroskopijny i nie rozpuszcza się w wodzie. Rozpuszcza się w
benzenie i acetonie. Ksylit pod względem chemicznym jest substancją
obojętną, nie reaguje z metalami i ma dobrą, trwałość chemiczną.
Temperatura pobudzenia ksylitu wynosi 603 K. Wrażliwość ksylitu na
bodźce mechaniczne jest większa aniżeli trotylu i prawie równa
wrażliwości kwasu pikrynowego. Pod względem właściwości wybuchowych
ksylit ustępuje nieco trotylowi. Ksylit stosowany jest w postaci stopów
z trotylem. Stopy takie nie różnią się pod względem właściwości
wybuchowych od trotylu, natomiast odznaczają się bardziej większe
wrażliwością, na detonację. Ponadto ksylit stosuje się również w
postaci mieszaniny z saletrę amonową.
Właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe ksylitu:
- kaloryczność - ciepło przesiany wybuchowej 3642,5 kJ/kg,
- objętość gazów 670 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 2853 K,
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla 270 cm3,
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji dla gęstości:
1,51 - 6600 m/s.
Kwas pikrynowy, Trinitrofenol, TNF Kwas pikrynowy otrzymuje
się między innymi z fenolu przez jego nitrowanie. Kwas pikrynowy jest
ciałem stałym krystalicznym o jasnożółtym zabarwieniu. Gęstość kwasu
pikrynowego wynosi 1,81 g/cm3 , daje się on łatwo zaprasować do gęstości l,63 g/cm3
Temperatura topnienia czystego kwasu pikrynowego wynosi 395,65 K. Kwas
pikrynowy jest mało higroskopijny, jednak w wodzie rozpuszcza się,
dając roztwór o żółtym zabarwieniu. W 100 częściach wody w temperaturze
293 K rozpuszcza się 1,2 części kwasu pikrynowego. Dobrze rozpuszcza
się w alkoholu i benzenie. Większość kwasów nie reaguje z kwasem
pikrynowym, lecz jedynie rozpuszcza go.
Z metalami, z wyjątkiem cyny, kwas pikrynowy reaguje tworząc sole zwane
pikrynianami. Sole te są materiałami wybuchowymi mającymi znacznie
większe wrażliwość aniżeli sam kwas pikrynowy, szczególnie wrażliwe są
pikryniany żelaza i ołowiu. Kwas pikrynowy jest trwałym materiałem
wybuchowym, dobrze wytrzymuje długotrwała ogrzewanie. Temperatura
pobudzenia kwasu pikrynowego wynosi 573 K. Wrażliwość na uderzenie
kwasu pikrynowego przewyższa wrażliwość trotylu. Szereg niekorzystnych
właściwości kwasu pikrynowego a przede wszystkim tworzenie pikrynianów
przy zetknięciu z metalem skorupy uczyniła go mniej przydatnym od
trotylu. Wytworzone ze skorupę pocisku pikryniany, na skutek powstałych
naprężeń podczas strzału dawały szereg przedwczesnych wybuchów. Kwas
pikrynowy ma w porównaniu z trotylem większa wrażliwość na bodźce
mechaniczne. Ponadto jest on rozpuszczalny w wodzie. Wymienione
właściwości, kwasu pikrynowego są przyczynę, że materiał ten w
ostatnich latach znajduje ograniczone zastosowanie do celów wojskowych
mimo bardzo szerokiego zastosowania w pierwszej wojnie światowej.
Właściwości fizykochemiczne i wybuchowe kwasu pikrynowego:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 4186,8 kJ/kg,
- objętość gazów /V/ 675dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3507 K,
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla.305 cm3,
prędkość rozchodzenia się fali detonacji:
dla gęstości 1,50 - 7110 m/s, dla gęstości 1,56 - 7504 m/s.
Maksymalna prędkość wybuchu 7100-7500 m/s. Rozkład kwasu pikrynowego przebiega w myśl następującego równania:
16 C6H2OH(NO2)3 -> 32 CO2 + 40 CO + 4CH4 + 2 H20 + 3 C2H2 + 3 HCN + 4 H2 + 21 N2 + 2 NH4HCO3 + 9 C
Nitroceluloza, Triazotan celulozy Wiele odmian nitrocelulozy
znalazła szerokie zastosowanie w technice zarówno wojskowej. Jak i
cywilnej. To szerokie zastosowanie nitrocelulozy stało się możliwe
dzięki jej szczególnym właściwościom fizycznym i chemicznym, jak
rozpuszczalność, zdolność do żelatynizacji, zdolność tworzenia powłok
elastycznych, trwałość, zdolność do przekształceń wybuchowych.
Nitroceluloza jest obecnie jednym z ważniejszych produktów przemysłu
chemicznego a jej różne odmiany stanowię podstawowe półprodukty do
otrzymywania prochów bezdymnych, żelatyny wybuchowej, dynamitów,
sztucznej skóry, klejów, lakierów, celuloidu., Największe ilości
nitrocelulozy produkuje się i zużywa podczas wojny. Na podstawie
przybliżonej oceny można przyjęć, że w czasie II Wojny światowej
produkcja nitrocelulozy osiągała l mln ton rocznie.
CelulozaJedna z najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie
substancji organicznych Jest celuloza. Stanowi ona główne część
składowe roślin. Celulozę jest składnikiem wszystkich roślin. Zawartość
jej jest jednak różna tak, że do otrzymywania można brać pod uwagę"
tylko te rośliny, w których zawartość celulozy jest dość znaczna.
Celulozie towarzyszy zawsze szereg innych substancji, z których
najważniejszymi są pentozany i heksozany, nazwane ogólnie
chemicelulozami oraz lignina. Zastosowanie nitrocelulozy do produkcji materiałów wybuchowych
Nitroceluloza ma obecnie największe zastosowanie w produkcji materiałów
wybuchowych. Znalazła ona szerokie zastosowanie do produkcji dwu klas
tych materiałów:
a) materiałów wybuchowych kruszących takich, jak: żelatyna wybuchowa i dynamity,
b) prochów bezdymnych,
W każdej z tych klas materiałów wybuchowych zawartość nitrocelulozy
jest różna. W materiałach wybuchowych kruszących, których zasadniczym
składnikiem Jest nitrogliceryna, główne funkcja nitrocelulozy, oprócz
właściwości wybuchowych, jest jej żelatynizacja za pomocą
nitrogliceryny, umożliwiająca wchłonięcie dużej masy nitrogliceryny do
"żelu", który Musi być wystarczająco sztywny, aby można go było
formować.
W przypadku produkcji materiałów wybuchowych miotających, czyli prochów
bezdymnych, nitroceluloza jest głównym źródłem energii cieplnej i gazów.
W prochach nitroglicerynowych nitroceluloza stanowi obok nitrogliceryny
główne źródło energii cieplnej i gazów. Zawartość nitrocelulozy w tym
gatunku prochów waha się w granicach od 30 do 60 % w stosunku do
całkowitej masy prochu. Ponieważ , w tego rodzaju prochach
nitroceluloza wraz z nitrogliceryny jest głównym źródłem energii,
prochy tego rodzaju nazywa się często prochami o "podwójnej bazie".
Drugim rodzajem prochów bezdymnych są prochy nitrocelulozowe, nazwane
prochami o "pojedynczej bazie", gdyż zawierają one jako zasadniczy
składnik tylko nitrocelulozę, której zawartość wynosi około 95 %
całkowitej masy prochu. Pozostałe składniki dodatkowe to: stabilizator,
flegmatyzator, wilgoć. W obydwu tych klasach materiałów wybuchowych
nitroceluloza jest doprowadzona do stanu koloidalnego przez
żelatynizację za pomocą nitrogliceryny albo innych rozpuszczalników lub
plastyfikatorów. Użycie nitrocelulozy w jej oryginalnej włóknistej
postaci jako materiału wybuchowego, stosowane przy końcu ubiegłego i na
początku bieżącego stulecia, jest obecnie nieomal zupełnie zaniechane.
podstawowe właściwości fizyko-chemiczne "nitrocelulozy"
Nitrocelulozę zalicza się do mało trwałych materiałów wybuchowych.
pomimo tak długich i kosztownych operacji stabilizacji. Podczas
ogrzewania nitroceluloza rozkłada się z wydzieleniem tlenków azotu
(denitracja). Szybkość rozkładu nitrocelulozy pod wpływem ciepła zależy
od stopnia znitrowania oraz od temperatury i czasu ogrzewania.
Nitroceluloza ogrzewana w temperaturze ok. 353,K przez kilka tygodni
nie wykazuje Widocznych objawów rozkładu.; Natomiast w temperaturze 403
K już po kilku godzinach występuje rozkład nitrocelulozy z wydzieleniem
brunatnych tlenków azotu. Temperatura wybuchu nitrocelulozy zawiera się
w granicach 453-459 K. Nitroceluloza stanowi mieszaninę różnych odmian
nitrocelulozy różniących się między sobą długością łańcucha,
cząsteczki, stopniem znitrowania (określanym procentową zawartością
azotu), a także miejscem podstawienia grupy (O-NO2) w cząsteczce, co w konsekwencji wpływa na jej właściwości fizyczne, chemiczne i wybuchowe.
Właściwości wybuchowe nitrocelulozy:
kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej - 4272,8 kJ/kg,
- objętość gazów /V/ 880 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3373 K
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla 375 cm3
- prędkość detonacji 6300 m/s,
c
Nitrogliceryna, Triazotan gliceryny Nitroglicerynę otrzymuje
się z gliceryny dynamitowej działając stężonym kwasem azotowym 49 % i
stężonym kwasem siarkowym 49 % a tylko 2 % wody - (mieszanina nitrująca)
Nitrogliceryna została odkryta w roku 1846 przez włoskiego profesora
chemii w Turynie Ascanio Sobrero. Wynalazek ten był rewelacyjny na
ówczesne czasy i zapoczątkował wytwarzanie w skali przemysłowej
większość nitrozwiązków organicznych.
Sobrero nie wykorzystał w skali technicznej swego odkrycia. Dopiero
Emanuel i Alfred Nobel podjęli produkcję nitrogliceryny na skalę
półtechniczną a następnie na skalę fabryczne. Zapotrzebowanie na "olej
wybuchowy" - nitroglicerynę w latach sześćdziesiątych ubiegłego
stulecia wzrastało z tak zawrotną szybkością, że Alfred Nobel mógł
założyć fabryki w całym szeregu krajów. Do roku 1873 uruchomiono 18
fabryk nitrogliceryny. W roku 1873 Alfred Nobel wyprodukował nowy
materiał wybuchowy zawierający 75 % nitrogliceryny i 25 % ziemi
okrzemkowej, który nazwano dynamitem okrzemkowym. Materiał ten o
konsystencji ciasta był stosowany w postaci cylindrycznych ładunków
owiniętych w papier nasycony parafina. Okazał się on lepszym niż ciekła
nitrogliceryna. Miał też jednak pewne wady. Ziemia okrzemkowa będąc
materiałem niepalnym obniżała siłę wybuchu nitrogliceryny a poza tym
woda wypierała z niej nitroglicerynę. Te względy sprawiły, że dynamit
okrzemkowy odegrał tylko przejściowa rolę.
Został on wyparty przez żelatynę wybuchowe składające się z 93 %
nitrogliceryny i 7 % nitrocelulozy (o zawartości 12 % azotu).
Wynalezienie w roku 1888 prochu nitroglicerynowego jeszcze bardziej
zwiększyło zapotrzebowanie na nitroglicerynę.
Proces technologiczny otrzymywania nitrogliceryny składa się z następujących operacji:
- przygotowanie mieszaniny nitrującej,
- nitrowanie gliceryny,
- oddzielenie nitrogliceryny od kwasów odpadkowych,
- przemywanie nitrogliceryny (stabilizacja),
- filtrowanie nitrogliceryny,
Produkcja nitrogliceryny a szczególnie operacje nitrowania i
oddzielania nitrogliceryny od kwasów odpadkowych, należę do
najniebezpieczniejszychh produkcji chemicznych. Chemicznie czysta
nitrogliceryna jest oleistą, bezbarwną substancją. Techniczny produkt
jest zwykle żółtawy (słomkowy). Ciężar właściwy nitrogliceryny w
temperaturze 288 K wynosi 1,60 g/cm3.
Temperatura pobudzenia nitrogliceryny wynosi 488-495 K. Nitrogliceryna
ma dwie odmiany rozniecę się między sobą temperatura topnienia i
postacią krystaliczne. Odmiana o niższej temperaturze topnienia jest
odmiana labilna pod względem budowy krystalicznej i może samorzutnie
przechodzić w odmianę wyżej topliwą stabilną. Stwierdzono, że czysta
nitrogliceryna krzepnie przeważnie w postaci labilnej, podczas gdy
mniej czysta krzepnie często w postaci stabilnej.
Odmiana labilna nitrogliceryny krzepnie w temperaturze 275,25 K a
stabilna w temperaturze 286,35 K. Nitrogliceryna trudno rozpuszczę się
w. wodzie: w l litrze wody rozpuszcza się w temperaturze 293 K - 1,8 g
nitrogliceryny. Nitrogliceryna rozpuszcza się łatwo w większości
rozpuszczalników organicznych i sama również stanowi dobry
rozpuszczalnik. Dzięki temu nitrogliceryna miesza się w temperaturze
pokojowej w każdym stosunku z następującymi cieczami: alkohol metylowy,
aceton, eter, octan etylu, kwas octowy, benzen, toluen, ksylen,
nitrobenzen, nitrotoluen, pirydyna, chloroform. Nitrogliceryna mieszą
się w każdym stosunku również z podobnymi do niej ciekłymi estrami
kwasu azotowego, jak azotan metylu, tzw. nitroglikol,
dinitrodwuetylenoglikol, dinitrogliceryna itp. W nitroglicerynie
rozpuszcza się również nitroceluloza i inne nitrozwiązki, jak
dinitrotoluen, trotyl itp. Znajomość właściwości nitrogliceryny jako
rozpuszczalnika jest ważne z praktycznego punktu widzenia, gdyż
mieszaniny nitrogliceryny i nitrozwiązkami często stanowię mieszaniny
wybuchowe.
Jeżeli nitrogliceryna jest kwaśna, np. wskutek złej stabilizacji lub
zapoczątkowanego ogrzewaniem rozkładu, to w temperaturze pokojowej
ulega ona stopniowemu rozkładowi. Spośród wszystkich stosowanych w
praktyce materiałów wybuchowych nitrogliceryna jest najmniej trwałe
substancję. Powinna ona wytrzymywać cieplne próbę trwałości (próba
Able`a) w temperaturze 345 K przez 30 min. Nitrogliceryna jest bardzo
wrażliwa na uderzenie i na tarcie zbliżając pod tym względem swe
właściwości do materiałów wybuchowych inicjujących.
Większą wrażliwość na uderzenie ma nitrogliceryna ciekła, natomiast mniej wrażliwa jest nitrogliceryna krystaliczna.
Nitrogliceryna ciekła daje:
10 % od uderzenia 7845,3 J/m2
50 % od uderzenia 10787,3 J/m2
Nitrogliceryna krystaliczna daje:
10 % od uderzenia 50014 J/m2
50 % od uderzenia 63743 J/m2
Nitrogliceryna jest jednym z podstawowych materiałów wybuchowych
stosowanych w mieszaninach - jest głównym składnikiem materiałów
kruszących - dynamitów, żelatyny wybuchowej, wchodzi w skład większości
materiałów górniczych oraz w skład prochów nitroglicerynowych, które są
również stosowane jako stałe paliwa rakietowe.
Właściwości - wybuchowe nitrogliceryny;
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 4217,4 kJ/kg
- objętość gazów /V/ 715 dm3 /kg
- temperatura wybuchu /t/ 4553 K
- wydęcie w bloku ołowianym /próba Trauzla/ - 590cm3
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji zależy od. siły pobudzenia i wynosi średnio 8000-8500 m/s
Nitroglikol
Nitroglikol [diazotan glikolu etylowego] jest materiałem wybuchowym
kruszącym o prędkości detonacji ok. 8300 m/s. Jest bardzo stabliny i
wytwarza się z niego dynamity ale to już inna bajka.
Nitroguadynina biała substancja krystaliczna, o właściwościech
wybuchowych. Odznacza się małym ciepłem wybuchu ( niska temperatura
topnienia ). Jest jednym ze składników prochu bezdymnego. N=C-NH2 + NH3 -> HN=C(NH2)2 , HN=C-NH2 + HNO3 -> H2O + O2N-N=C-N2-NH2 bodźce mechaniczne od trotylu. Otrzymuje się go przez nitrowanie cyklotropiny stężonym HNO3.
Nitromannit, Heksamannit Biała substancja krystaliczna, o
właściwościach wybuchowych. Stosowany głównie do wyrobu spłonek
detonacyjnych. Otrzymywany przez redukcję memnozy lub fruktozy.
Oktogen, HMX Po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r
przez Wrighta i Bachnanna oraz niezależnie od nich w 1943 r przez
Fischera jako produkt uboczny przy produkcji heksogenu metodę Bachmanna.
Oktogen jest substancję o kolorze białym, topigą się w temperaturze
5523 K (z rozkładem). Oktogen występujew czterech znanych odmianach
stereo-izomerycznych (a,b,c,d) z których praktyczne znaczenie ma
odmiana b względu na swoją stabilność formy duża gęstość oraz względnie
niską wrażliwość na uderzenie.
Oktogen jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie i niehigroskopijny.
Natomiast jego rozpuszczanie się w rozpuszczalnikach organicznych jest
podobne do rozpuszczalności heksogenu, jest bardziej trwały niż
heksogen. W piecu pirolitycznyra jego rozkład następuje w temp. 553 K.
Oktogen otrzymuje się z tych samych substancji wyjściowych co i
heksogen, a mianowicie z urotropiny, kwasu azotowego, azotanu
amonowego, bezwodnika octowego, przy czym przez zmianę stosunku
ilościowego tych substancji, temperatury, kolejności mieszania
składników można przesunąć proces w kierunku otrzymania głównie
oktogenu lub heksogenu. Jedna z metod otrzymywania oktogenu polega na
działaniu na produkt pośredni nitrolizy urotropiny a mianowicie
dicyklodiotropenteraetylenotetraroinę kwasem azotowym i azotanem amonu.
Oddzielne operację technologiczne stanowi stabilizacja oktogenu,
polegająca na przekształceniu otrzymanych odmian oktogenu na odmianę b
Oktogen można oddzielić od heksogenu wykorzystując bądź to większy
odporność oktogenu na działanie wodorotlenku sodowego od heksogenu lub
różnicę w rozpuszczalności tych substancji, np. w 55 % kwasie azotowym
lub w 2-nitropropanie.
Oktogen znalazł głównie zastosowanie jako materiał wybuchowy
termoodporny w postaci ładunków narażonych na działanie wysokich
temperatur, np. w pracach wybuchowych w bardzo głębokich otworach
wiertniczych, w pociskach szybkostrzelnych armat automatycznych, w
amunicji lotnictwa naddźwiękowego. Ze względu na stosunkowo wysoka
gęstość odmiany b ,a tym samym bardzo wysoka prędkość detonacji oktogen
należy do najbardziej efektywnych materiałów wybuchowych. Jest
stosowany w ładunkach kruszących samodzielnie lub w mieszaninie z
trotylem (zwanej oktolen), często w miejscu dotychczas stosowanego
heksogenu przez co osiąga się lepsza efekty działania. Wykorzystuje się
go również w formie utleniacza do stałych paliw rakietowych i prochów
artyleryjskich. Jednakże na przeszkodzie szerokiego stosowania oktogenu
w technice wybuchowej stoi wysoki koszt jego produkcji.
Właściwości wybuchowe odmiany b
- temperatura wyfuknięcia 550 K
- wydęcie w bloku ołowianym 480 cm3
- prędkość detonacji przy gęstości 1,90 g/cm3 - 9124 m/s
- ciepło wybuchu 5679 kJ/kg /1356 kcal/kg/
- objętość produktów gazowych w warunkach normalnych - 927 dm3/kg
- ciśnienie fali detonacji wynosi 3,43 * 10 Pa
Pentryt
Pentryt otrzymuje się n technice działając na pentaery-tryt stężonym kwasem azotowym.
Pentryt Jest biała substancję krystaliczną o temperaturze topnienia 415
K, krystalizuje on w postaci igieł lub słupków. Ciężar właściwy
pentrytu wynosi 1,77 g/cm3, daje się łatwo zaprasować do gęstości 1,6 g/cm3.
Pentryt jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie /w 100 g wody w
temperaturze 323K rozpuszcza się .0,01 g. Natomiast dobrze rozpuszcza
się w acetonie, octanie etylu i w benzenie. Trwałość chemiczna pentrytu
jest bardzo duża i przewyższa trwałość wszystkich innych astrów kwasu
azotowego. Powolny rozkład daje się zauważyć dopiero w temperaturze 413
K - wydzielają się brunatne tlenki azotu.
Temperatura pobudzenia pentrytu wynosi 488 K. Pod względem wrażliwości
na bodźce mechaniczne zalicza się pentryt do najwrażliwszych spośród
stosowanych materiałów wybuchowych kruszących. Przy badaniu na kafarze
według próby standardowej daje on 100 % wybuchów. Charakterystyczna
jest duża wrażliwość pentrytu na pobudzenie wybuchem detonuje on już od
0,01 g azydku ołowiu (podczas gdy tetryl wymaga 0,025 g azydku).
Wrażliwość pentrytu na detonację jest nieco większa od wrażliwości
heksogenu. Pentryt otrzymano po raz pierwszy iv 1894 r. Pomimo dużej
siły wybuchowej i dużej trwałości chemicznej pentryt mógł znaleźć
zastosowanie praktyczne dopiero od chwili, gdy formaldehyd i aldehyd
octowy stały się produktami wytwarzanymi w wielkiej ilości przez
przemysł chemiczny. Toteż w okresie pierwszej wojny światowej pentrytem
interesowano się tylko z punktu widzenia, teoretycznego. W czasie II
wojny światowej substancji tej używano do napełniania spłonek
detonujących lontu detonacyjnego, pocisków małego kalibru i różnych
mieszanin wybuchowych.
Właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe pentrytu:
- ciepło przemiany wybuchowej 6405,8 kJ/kg
- objętość gazów / 780 dm3/kg
- temperatura wybuchu /t/ 4503 K
- wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla 500-550 cm3
- prędkość rozchodzenia się fali detonacji
dla gęstości 1,0 - 5320; m/s
1,4 - 7375 m/s
1,62 - 8000 m/s
1,71 - 8340 m/s
Maksymalna prędkość może dochodzić do 8500 m/s.
Pikrynian amonu Związek wybuchowy wykazujący względnie niedużą
wrażliwość na uderzenie. W 1886 r. J. M. Czelcowy zaproponował
stosowanie mieszaniny 72,5 % a~otanu amonowego i 27,5 % pikrynianu
amonu. W Stanach Zjednoczonych wprowadzono w 1901 r. pikrynian amonu
pod nazwą Explosive D do napełniania pocisków artylerii morskiej,
uważając, że jest on materiałem wybuchowym, ze wszystkich wówczas
istniejących, najmniej wrażliwy na uderzenie. Jednakże według badań
Kasta 1911r. oraz T. Urbańskiego, J. Hackla i Galasa 1934r. wrażliwość
jego jest nieco większa niż trotylu, a ponadto zapala się od otwartego
płomienia mniej więcej tak łatwo, jak proch czarny.
Tetranitrometan oleista trująca ciecz o zapachu tlenku azotu.
Temperatura krzepnięcia +3 C. Ma słabe właściwości wybuchowe. Z
substancjami palnymi tworzy silne mieszaniny wybuchowe. Podczas 2 wojny
światowej stosowany przez Niemców do napełniania rakiet w postaci
mieszanin z polnymi cieczami.
Tetryl, Trinitrofenylometylonitroamina Tetryl otrzymuje się z
dwuroetyloaniliny, która poddawana jest nitracji w mieszaninie
nitrującej - w kwasie azotowym i siarkowym. Proces otrzymywania tetrylu
przebiega w kilku etapach. Tetryl jest substancję krystaliczne o
temperaturze topnienia 402,6 K.
Świeżo przyrządzony lub przekrystalizowany na barwę białą, jednak na świetle szybko żółknie. Jego podstawowe właściwości to:
- ciężar właściwy: 1,78 g/cmsup>3,
- gęstość grawimetryczna: 0,9-1,0 g/cmsup>3,
daje się łatwo zaprasować do gęstości 1,60-1,65 g/cm3,
Tetryl jest praktycznie niehigroskopijny i nierozpuszczalny w wodzie,
dobrze rozpuszcza się w benzenie dichloroetanie i acetonie. Z metalami
tetryl nie reaguje. Tetryl ma nieco mniejsze trwałość aniżeli trotyl i
kwas pikrynowy. Temperatura pobudzenia tetrylu wynosi około 463 K. Na
powietrzu tetryl pali się gwałtownie. Wrażliwość tetrylu na uderzanie
jest większa aniżeli kwasu pikrynowego. Przy badaniu na kafarze, według
próby standardowej, tetryl daje 50-60 % wybuchów. Wrażliwość tetrylu a
detonację jest większa aniżeli, trotylu.
Graniczny ładunek inicjujący wynosi 0,29 g piorunianu rtęci. Tetryl
Jest materiałem wybuchowym silniejszyn niż trotyl. Siła tetrylu zależy
od sposobu badania i wynosi 110-130 % siły trotylu. Tetryl jest szeroko
stosowanym materiałem wybuchowym. Tetryl znany jest od 1877 r. Znalazł
zastosowanie jako materiał wybuchowy około 19O6 r, a szczególnie w
okresie pierwszej wojny światowej gdy dzięki swej sile i łatwości
pobudzenia do detonacji był stosowany do napełniania spłonek
detonujących i ładunków pobudzających (detonatorów).
Tetryl stosuje się do tego celu i obecnie chociaż w znacznie
znmiejszonym zakresie od chwili gdy zaczęto stosować pentryt i heksogen.
Właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe tetrylu:
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 4584,5 kJ/kg,
- Sutton /1938 r./ zbadał, że tetryl zależnie od gęstości może detonować z bardzo rozmaitą intensywnością:
- przy gęstości - 1,1-1,3 - 4479,8 kJ/kg
- przy gęstości - 1,45-1,71 - 4856,7. kJ/kg
- Objętość gazów /V/ 750 dmsup>3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3803 K,
- wydęcie w bloku ołowianym waha się wg różnych autorów w granicach 340-390 cmsup>3
prędkość rozchodzenia się fali detonacji przy gęstości:
1,0 - 5450 m/s
1,43 - 6425 m/s
1,63 - 1,65 - 7200 m/s (Kast)
1.63.- 1,65 - 7520 m/s (Robertson),
Rozkład wybuchowy tetrylu, podobnie jak i innych materiałów wybuchowych, zależy od sposobu pobudzenia, gęstości itp.
Trinitrobenzen, TNB Metoda bezpośredniego nitrowania benzenu
na trójnitrobenzen, pomino zastosowania najbardziej stężonych kwasów i
podwyższonej temperatury, przebiega z wydajnością około 50%.
Zalety nitrobenzenu jako materiału wybuchowego to: duża trwałość, duża
siła wybuchu i mała wrażliwość na bodźce mechaniczne, skłoniły niektóre
państwa podczas I wojny światowej do poszukiwań metod otrzymywanie tego
produktu z dużą wydajnością. Literatura nie podaje jednak czy
poszukiwania te zakończyły się pomyślnie. "Symetryczny trójnitrobenzen
nie znalazł szerszego zastopowania jako materiał wybuchowy (pomimo
dużej siły wybuchowej - większej niż trotylu), gdyż otrzymywanie jego
jest zbyt kosztowne. Temperatura topnienia trójnitrobenzenu wynosi 395
K. Rozpuszczalność symetrycznego trójnitrobenzenu w wodzie jest bardzo
nieznaczna. Natomiast rozpuszcza Się on dobrze w acetonie, octanie
etylu i pirydynie. Trójnitrobenzen wykazuje zwykłą dla wielonitrowych
związków dużą odporność wobec kwasów, natomiast łatwo reaguje z
alkaliami. Łagodne środki utleniające zmieniają trójnitrobenzen w kwas
pikrynowy.
Właściwości wybuchowe trójnitrobenzenu:
- ciepło przemiany wybuchowej 4459 kJ/kg,
- objętość gazów 670 dm3/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 3813 K,
- wydęcie w bloku ołowianym -.próba Trauzla 330 cm3,
- maksymalna prędkość detonacji dla gęstości l,63 - 7000 m/s
Trotyl, Trinitrotoluen, TNT Przez bezpośrednie nitrowanie
toluenu można wprowadzić jedna, dwie lub trzy grupy nitrowe.
Bezpośrednie nitrowanie w celu wprowadzenia trzech grup nitrowych nie
stwarza większych trudności. Spośród nitrowych pochodnych toluenu
największe znaczenie jako materiał wybuchowy ma trójnitrotoluen. Jest
on najczęściej stosowanym materiałem kruszącym w grupie nitrozwiązków
aromatycznych. Są popularność zawdzięcza dość dużej łatwości i
bezpieczeństwie w otrzymywaniu, dużej sile wybuchowej a nade wszystko
trwałości chemicznej i małej wrażliwości na uderzenie i tarcie. Ponadto
jest mało toksyczny.
Otrzymywanie trotylu
Podstawowym surowcem, z którego produkuje się trotyl jest toluen.
Toluen do nitrowania pochodzi zazwyczaj z oleju lekkiego i gazów z
suchej destylacji węgla lub z ropy naftowej, Nitrowanie toluenu na
trotyl prowadzi się metodę stopniowego wprowadzania coraz większej
liczby grup nitrowych. Takie postępowanie podyktowane jest zarówno
względami bezpieczeństwa, jak i względami ekonomicznymi. Mianowicie
umożliwia prowadzenie racjonalnej gospodarki kwasami oraz osiągnięcia
wyższego stopnia czystości trotylu przez oczyszczanie produktów z
poszczególnych etapów nitrowania. Nitrowanie prowadzi się zazwyczaj w
trzech etapach (trójstopniowe), rzadziej w dwóch etapach
(dwustopniowe). Zasada racjonalnej gospodarki kwasami polega na tym, że
kwasy odpadkowe z wyższego stopnia nitrowania używane są po odpowiednim
wzmocnieniu do niższego stopnia nitrowania.
Każdy z krajów produkujących trotyl ma swoje charaktery. Metoda
francuska polega na trójstopniowym nitrowaniu toluenu na trotyl."
Metoda niemiecka była również trójstopniowa lecz, mononitrotoluen
otrzymywano w dwóch etapach - nitrowanie wstępne i nitrowanie właściwe.
Metoda włoska polega na nitrowaniu toluenu na dwunitrotoluen a
następnie na trójnitrotoluen.
Obecnie wiele fabryk trotylu stosuje metody ciągłej produkcji trotylu.
Oczyszczania surowego trotylu prowadzono uprzednio przez krystalizację
go z 95 % alkoholu etylowego. Ze względu na wypadki pożarów a w
konsekwencji wybuchów zaniechano krystalizacji trotylu z alkoholu
etylowego. Przyjęta obecnie metoda oczyszczania trotylu polega na
krystalizacji z 7,5 %, roztworu siarczynu sodu, w temperaturze
pokojowej.
Właściwości fizyczne
a -trójnitrotoluenu Trójnitrotoluen jest
związkiem krystalizującym, w układzie rombowym. Temperatura krzepnięcia
trójnitrotoluenu wynosi 353,8 K. Techniczny produkt bywa zwykle
produkowany w trzech gatunkach. Klasyfikuje się gatunki trotylu na
podstawie temperatury krzepnięcie. Trotyl jest praktycznie
nierozpuszczalny w wodzie. Rozpuszcza się w stężonych kwasach
siarkowym, azotowym i wytraca się z tych roztworów przez dodanie wody.
Zjawisko powyższe , wykorzystywano dawniej do oczyszczania trotylu.
Trotyl rozpuszcza się dobrze w 'rozpuszczalnikach organicznych.
Szczególnie dobrze rozpuszcza się w acetonie., benzenie i toluenie.
Trotyl jest prawie niehigroskopijny - w temperaturze pokojowej, w
atmosferze nasyconej wilgoci chłonie tylko 0,05 %. wilgoci. Ciepło
spalania trotylu wynosi 3443,6 J/mol.
Właściwości chemiczne trotylu
Trotyl reaguje z zasadami, tworząc związki wybuchowe o większej
wrażliwości niż sam trotyl. Z metalami trotyl nie reaguje. Pod
działaniem światła słonecznego trotyl brązowieje, jednak powstała na
jego powierzchni warstwa produktów przemiany tworzy warstwę ochronne.
Trwałość chemiczna trotylu jest duża, wytrzymuje on długotrwałe
ogrzewanie (100 h w temperaturze 403 K). Ogrzewanie trotylu w tych
warunkach niewiele zmienia jego właściwości wybuchowe. Temperatura
pobudzenia trotylu wynosi około 553 K.
właściwości wybuchowe trotylu:
Ciepło wybuchu - 3977 kJ/kg,
objętość gazów - 690 dm3/kg,
temperatura wybuchu t - 5093 K,
Wydęcie w bloku ołowianym - próba Trauzla - 260-310 cm3,
Wrażliwość trotylu na uderzenie jest bardzo nieznaczne i podawana jest
przez wielu autorów w szerokich granicach. Przyjmując wrażliwość kwasu
pikrynowego równą 100, dla trotylu mamy wartość dolnej granicy 115.
Wrażliwość trotylu na uderzenie, podobnie jak i innych materiałów
wybuchowych, zwiększa się ze wzrostem temperatury.
MIOTAJĄCE
Ogólna charakterystyka materiałów wybuchowych miotającychMateriały
wybuchowe Miotające charakteryzuję się najsłabszymi właściwościami
wybuchowymi. Do pobudzenia ich należy użyć silniejszego bodźca
zewnętrznego w porównaniu z pobudzeniem do detonacji materiałów
wybuchowych inicjujących lub kruszących.
Prochy wykorzystuje się przede wszystkim do nadania prędkości
początkowej pociskom w broni strzeleckiej, broni myśliwskiej w działach
haubicach, armatach, broni moździerzowej. W ostatnich latach prochy
nitroglicerynowe (o różnej wielkości i różnej geometrii ukształtowania)
zyskały szerokie zastosowanie do napędu rakiet jako stałe paliwa
rakietowe.
Prędkości początkowe nadawane pociskom są rzędu 800-900 m/s, a w
nowoczesnych działach 1100 - 1200 m/s. Prochy nitroglicerynowe stosuje
się jako w uzbrojeniu broni podwodnej, materiał napadowy do silników
rakietowych, bomb głębinowych oraz torped (napęd, rakietowy), ponadto
do silników startowych u rakiet kierowanych.
Podstawowym kryterium przydatności prochów do praktycznego ich,
zastosowania jest uzyskanie z jednostki wagowej podczas spalania jak
największej ilości gazowych produktów spalania. Ponadto ciepło właściwe
gazowych produktów spalenia powinno być jak najniższe, aby uzyskać duże
ciśnienie gazów prochowych w lufie i dużą prędkość początkową pocisku.
Uzyskanie jednak dużego ciepła właściwego gazowych produktów spalania
wpływa niszcząco na lufy dział i zdecydowanie skraca żywotność luf i
dział. Wobec czego prochy powinny dawać duże ilość gazowych produktów
spalania a spalanie to powinno odbywać się w niskiej kaloryczności.
Prochy w niewielkich ilościach spalają się na wolnej przestrzeni
intensywnym płomieniem bez przejścia w detonację. Dopiero spalanie na
wolnej przestrzeni dużej ilości prochów usypanych w odpowiednio grubej
warstwie lub w zamkniętej objętości przechodzi w detonację. Zjawisko
spalania prochów w zamkniętej objętości w komorze nabojowej lub w
bombie kalorymetrycznej ma inny przebieg a badaniem tych zjawisk
zajmuje się balistyka zewnętrzna. Proch w warunkach strzału nie
powinien przechodzić w detonację, gdyż detonacja prochu możę spowodować
rozerwanie lufy działa. Zjawisko takie występuje przy zagwożdżeniu lufy
pociskiem. Prędkość, palenia się prochów, zależy od rodzaju prochu,
jego temperatury początkowej gęstości ładowania i ciśnienia panującego
w lufie.
Miotające materiały wybuchowe możemy podzielić na dwie podgrupy:
a) mieszaniny mechaniczne, np. proch czarny.
b) prochy bezdymne lub koloidalne.
Proch czarny
Proch czarny jest najdłużej znanym materiałem wybuchowym. Początki jego
stosowania sięgają zamierzchłych nie dających się bliżej określić
czasów.
Proch czarny do czasu wynalezienia prochów koloidalnych miał szerokie
zastosowanie. Stosowano go do armat, do broni ręcznej, do celów
myśliwskich i górniczych oraz do wyrobu lontów.
Proch czarny przed wynalezieniem prochów koloidalnych (lata 188O-1890)
był prochem uniwersalnym i w zależności od zastosowania różnił się
wycierani geometrycznymi (wielkością i kształcie ziaren). Proch czarny
(dymny), obecnie stosowany, stanowi mechaniczne mieszaninę drobno
zmielonej saletry potasowej, siarki i węgla drzewnego o następującym
składzie procentowym:
- saletra potasowa - KNO3 - 75 %
- węgiel drzewny - 15 %
- siarka S - 10 %
Właściwości fizyko-chemiczne i wybuchowe prochu czarnego:
- temperatura zapłonu 403 K,
- ciężar właściwy 1,5 - 1,65 g/cm3,
- kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej 3198,7 kJ/kg,
- temperatura wybuchu /t/ 2653 K,
- objętość gazów /V/ 2SO dm3/kg,
- siła wybuchu /f/ 2800,
Zawartość wilgoci w prochu nie może przekraczać l % przy zawartości wilgoci 15 % proch czarny nie zapala się.
Proch czarny wybucha od uderzenia 2 kg ciężarka z wysokości l metra.
Na podstawie pełnej analizy produktów wybuchu prochu czarnego Kast (1921) podał następujące równanie: 74 KN03 + 3 02 + 16 C6H20 /węgiel drzewny/ -> 56 CO2 + 14 CO + + 3 CH4 + 2 H2S + 4 H2 + 35 N2 + 29 K2C03 + 7 k2S04 K2S + 8 k2S2O3 + 2 KCNS + (NH4)2C03 + C + S + 665 kcal/kg.
Obecnie zastosowanie prochu czarnego zmniejszyło się, stosuje się go jeszcze do następujących celów:
l) do napełniania ścieżek prochowych zapalników czasowych,
2) jako ładunek wyrzucający lotki w pociskach zapalających lub oświetlających,
3) do wyrobu opóźniaczy i wzmacniania wytrysku ognia w zapalnikach,
4) do wyrobu prochowych pastylek w zapłonnikach,
5) do wyrobu podsypek zapalających ładunki prochu bezdymnego,
6) do wyrobu lontów, których rdzeń składa się z prochu czarnego /lont Bickforda/,
Proch bezdymny
Podstawowym składnikiem wszystkich prochów koloidalnych jest
nitroceluloza o różnej zawartości azotu od 11,7-14,4 %. .Wchodzi ona w
skład prochów w ilości od 50 do 94 %.
Proch nitrocelulozowy
Przytoczenie wszystkich składów i istniejących sposobów produkcji
prochów nie jest możliwe. Podany poniżej opis procesu technologicznego
wyrobu prochów nitrocelulozowych należy traktować jako przykład
niektórych typowych metod, które były lub są stosowane w praktyce.
Prochy, nitrocelulozowe dzielimy na prochy pół koloidalne wytwarzane z
użyciem rozpuszczalnika i prochy wytwarzane bez rozpuszczalnika. Prochy
nitrocelulozowe półkoloidalne stanowią obok prochów nitroglicerynowych
bez rozpuszczalnika lotnego najważniejszy rodzaj prochu bezdymnego.
Proch nitrocelulozowy otrzymuje się z:
a) nitrocelulozy,
b) lotnego rozpuszczalnika /alkohol etylowy- + eter etylowy/,
c) stabilizatora /difenyloaminy/,
Na 60 % wagowych nitrocelulozy dodaje się około 4O % wagowych
mieszaniny rozpuszczającej nitrocelulozę alkoholowo-eterowej. W której
stosunek alkoholu do eteru wynosi 1:1. Nitroceluloza w mieszaninie
alkoholowo-eterowej ulega żelatynizacji i zmienia swoje właściwości
wybuchowe z kruszących na miotające: odbywa się to na maszynach zwanych
ugniatarkami.
Nitroceluloza rozpuszcza się w alkoholu i eterze, powstaje
zżelatynizowana masa (ciasto), z której nożna formować na prasach
sznury prochowe,
Difenyloaminę C6H5-NH-C6H5
dodaje się do prochów w ilości około l % po uprzednio rozpuszczeniu w
alkoholu i w eterze. Zapewnia to równomierne rozprowadzenie jej w całej
masie prochowej.
Poszczególne fazy produkcji prochów nitrocelulozowych:
l) odwadnianie nitrocelulozy za pomocą; alkoholu etylowego tylko sucha nitroceluloza rozpuszcza się w alkoholu i eterze,
2) żelatynizacja nitrocelulozy za pomocą alkoholi i eteru w zagniatarkach,
3) sznury prochowe formuje się za pomocą matryc. Matryce umieszcza się
w dnie prasy. Ciastowa ta masa prochowa przeciskana jest przez matryce.
Formuje geometrię prochu,
4) wstępne podsuszanie sznurów prochowych,
5) krojenie sznurów na proch,
6) suszenie wstępne prochu w celu pozbycia się alkoholu i eteru,
7) Boczenie prochu w celu pozbycie się alkoholu i eteru,
8) suszenie ostateczne,
9) flegmatyzacja ewentualnie grafitowanie,(flegnatyzuje się lub grafituje tylko niektóre marki prochów),
10) mieszanie - pakowanie,
11) badanie balistyczne - określenie prędkości początkowej V, ciśnienia P i U - uchylenia prawdopodobnego lub rozrzutu,
12) techniczne woreczkowanie.
Wykonane sznury prochowe nogę być jednolite lub z kanalikami. W
zależności od grubości warstwy palnej prochu i ilości kanalików
rozróżniamy marki prochu, np. proch 7/7 /siedem --siedem/ oznacza, że
warstwa palna - odległość otworu od brzegu ziarna i między otworami
wynosi 0,7 na i ma 7 kanalików. Proch 9/7/dziewięć-siedem/ oznacza, ze
warstwa palna prochu wynosi 0,9 mor, a proch a: 7 kanalików.
Gotowe prochy nitrocelulozowe naje następujący skład:
- nitroceluloza - 95 %
- ciała lotne /alkohol, eter/- 2%
- difebyloanina - 1%
- kamfora - l %
- wilgoć - l %
Proch nitrocelulozowy na następujące właściwości:
a) przy odpowiednia obchodzeniu się proch nitrocelulozowy zapewnia
otrzymanie dobrego rozrzutu, ponieważ składa się z jednorodnej masy,
b) w działach małej mocy przy odpowiednich dodatkach nie daje płomienia wylotowego,
Ma takie wiele wad, a mianowicie:
a) Jest podatny na wilgoć, w następstwie czego jego właściwości balistyczne łatwo ulegają wahaniom,
b) proces produkcji jest długotrwały, ponieważ całkowite usunięcie rozpuszczalnika trwa bardzo długo (około trzech tygodni),
c) do dział większych kalibrów nie nadaje się, ponieważ zbyt duże rurki
są trudne do ścieśnionego ułożenia a. wilgoć i rozpuszczalnik bardzo
silnie utrzymują się wewnątrz prochu.
Proch nitroglicerynowy
Prochy bezdymne zawierajęce nitroglicerynę dzielimy na prochy
wytwarzane z użyciem lotnego rozpuszczalnika i prochy wytwarzane bez
użycia rozpuszczalnika lotnego. Prochy wytwarzane z lotnym
rozpuszczalnikiem (kordyty0 wychodzą z użycia i są produkowane w
niewielu krajach (Anglia), natomiast prochy nitroglicerynowe bez
rozpuszczalnika lotnego zdobywają coraz większe znaczenie (balistyty).
Do prochów nitroglicerynowych bez rozpuszczalnika lotnego należą
również nowoczesne prochy bezpłomienne zawierające nitroglicerynę.
TABELA
Nitroceluloza o zawartości azotu około 12 % dobrze rozpuszcza się w
nitroglicerynie i dwa pierwsze składniki prochu znane w grupie
materiałów wybuchowych Kruszących zmieniają swoje właściwości na
materiał wybuchowy miotający. Nitroglicerynę otrzymujemy w procesie
nitracji gliceryny dynamitowej
Centralit /difenylodietylomocznik/ spełnia role stabilizatora w prochach
Dinitrobenzen obniża temperaturę spalania prochów
Ftalan dwubutylu flegmatyzuje i plastyfikuje proch
Wazelina również plastyfikuje i flegnatyzuje proch.
Poszczególne fazy produkcji prochów nitroglicerynowych:
l) produkcja nitrocelulozy,
2) produkcja nitrogliceryny,
3) produkcja dinitroioluanu,
4) mieszanie składników w zawiesinie wodnej i odwirowanie do około 20 % wody,
5) odwadnianie masy prochowej na walcach odwadniających,
6) żelatynizacja masy prochowej na walcach zelatynizujących,
7) prasowanie na prasach sznurów prochowych,
8) krojenie sznurów na proch,
9) sortowanie i mieszanie prochu,
10) pakowanie,
11) badania balistyczne - określenie prędkości początkowej VQ, maksymalnego ciśnienia gazów prochowych i rozrzutu
12) elaboracja ładunków, czyli techniczne woreczkowanie. Wykonane
prochy nitroglicerynowe podlegają następującym badaniom laboratoryjnym:
l) oznaczenie wymiarów,
2) oznaczenie składu procentowego składników,
3) trwałość - próba Vieille'a - zwykła i wielokrotna,
4) ciężar właściwy,
5) kaloryczność - ciepło przemiany wybuchowej,
6) zawartość wilgoci,
Prochy nitroglicerynowe artyleryjskie są w większości jednokanalikowe.
jak np. 14/1, 16/1, 19/1; 14/1 - oznacza, że grubość ścianki wynosi 1,4
mm i na jeden kanał,
Prochy nitroglicerynowe moździerzowe ukształtowuje się najczęściej w
płytki, wstęgi, krążki. Często do Jednego wzoru działa produkuje się
prochy nitrocelulozowe i nitroglicerynowe. Celowość takiego
postępowania możemy uzasadnić czasem produkcji prochów. Czas produkcji
prochów nitroglicerynowych od rozpoczęcia ich produkcji do ukończenia
wynosi 3-5 dni, gdy dla prochów nitrocelulozowych wynosi on 25-30 dni,
co nie jest bez znaczenia w okresie wojny. Prochy nitroglicerynowe
znajduję zastosowanie do dział dużych kalibrów. Podatność ich na
zawilgocenie jest znacznie mniejsza niż prochów nitrocelulozowych.
Prochy nitroglicerynowe stosowane są głównie do dział morskich.
Proch nitroglicerynowy na następujące wady:
l) surowiec do otrzymywania nitrogliceryny, tj. glicerynę, otrzymuje
się przeważnie z tłuszczów lub z dość niską wydajnością - z odpadów
cukru. Obydwa te produkty są ważnymi środkami spożywczymi, które
podczas wojny są najczęściej deficytowe,
2) nitrogliceryna ma bardzo wysokie ciepło wybuchu 6217 kj/kg. Ponieważ
podczas spalania oddaje ona Jeszcze część swego tlenu, to w prochu
zachowuje się tak. Jakby jego wartość kaloryczna wynosiła około 7118
kJ/kg.
Przez zastosowanie specjalnych dodatków można obniżyć ciepło wybuchu
prochu nitroglicerynowego. Stosowane prochy nitroglicerynowe mają
wartość kaloryczne - prochy artyleryjskie około 3433 kJ/kg,
moździerzowe 5024 kJ/kg. Dowiedziono, że im wyższa wartość kaloryczna
prochu, tym silniejsze Jest jego działanie niszczące na powierzchnię
przewodu lufy. Zwykle "wypalanie" lufy występuje przede wszystkim na
stożku przejściowym, stożkowej części lufy.
Podstawowe charakterystyki prochów:
Współczesne prochy należę do klasy koloidalnych prochów bezdymnych.
Bezdymne prochy, które ukazały się w latach 30-90-tych wieku XIX prawią
Jednocześnie we Francji (Vieille) w Anglii (Nobel), w Rosji
(Mendelejew), znalazły szybko zastosowanie we wszystkich państwach.
Spowodowało to gwałtowne zmianę całej techniki artyleryjskiej i taktyki
walki.
Zasadnicza przewaga bezdymnych prochów polega na zwiększonej sile i
zdolności spalania się ich równoległymi warstwami. Do prochów
nitroglicerynowych używamy nitrocelulozy o zawartości azotu od około
11,5 do 12,2 %. Natomiast nitrocelulozę o wyższej zawartości azotu
(12-14 %) używamy do produkcji prochów nitrocelulozowych a zwłaszcza
karabinowych.
Prochy bezdymne maję znacznie większe siłę w porównaniu z prochem
czarnym, maję jednak istotne wadę, zwłaszcza prochy nitrocelulozowe i
kordyty. Ponieważ są przygotowane na alkoholowo-eterowym
rozpuszczalniku lub na acetonie, zawierają, pewne ilość tego lotnego
rozpuszczalnika, który pod wpływem warunków meteorologicznych ulatnia
się z prochu lub odwrotnie proch może pochłonąć wilgoć z powietrza.
Takie zmiany zawartości substancji lotnych zmieniają, właściwości
balistyczne prochu. Dlatego do opakowania prochów bezdymnych używa się,
oprócz drewnianej skrzyni, metalowej hermetycznej puszki. Proch
bezdymny .na wygląd ciała koloidalnego - "gel", w zależności od składu
i grubości poszczególnych elementów może być podobny .do
przezroczystego lub nieprzezroczystego celuloidu. Normalny kolor
prochów nitrocelulozowych jest szarozielony, nitroglicerynowych
brązowy, ale dodatki stabilizatora lub około 0,3 % sadzy do niektórych
prochów, a także grafitowanie powierzchniowe niektórych marek prochu
czyni je czarnymi.
Do Jednej z podstawowych charakterystyk prochu zaliczamy: ilość ciepła
Q w kJ/kg, która wydziela się przy spalaniu 1 kg prochu i przy
ochłodzeniu gazów do temperatury 288 K. Charakterystyka ta jest
najważniejsza, gdyż w chwili strzału energia chemiczna przekształca się
w energię cieplną, która z kolei zmienia się na mechaniczne. Im większa
wartość Q, tym większe temperaturę maję gazy prochowe i tym większe
pracę mechaniczne nogę one wykonać.
Zazwyczaj wartość Q określa się w bombie kalorymetrycznej. Ponieważ
znaczna część ciepła zmienia się w pracę mechaniczne, wielkość tę
nazywa się często potencjałem prochu. Drugą wielkością
charakterystyczną dla prochów jest objętość gazów w dcm /kg, jaka
powstaje przy spalaniu 1 kg prochu przy ciśnieniu 101324.7 Pa i
temperaturze 273 K. Objętość gazów otrzymanych ze spalenia prochu w
bombie kalorymetrycznej lub manometrycznej można zmierzyć
przepuszczając je przez gazomierz i ustalając ich objętość przy
ciśnieniu atmosferycznym i przy temperaturze 288 K, a wreszcie
doprowadzić do 273 K i odczytać odpowiednie pojemność. Następnym
parametrem prochów jest ciężar właściwy lub gęstość prochu mimo
nieznacznych wahań przyjmuje się dla prochów bezdymnych d 1,6 kg/dm3
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
07 05 Materialy wybuchowe do robot budowlanychinstrukcja bhp dla materialow wybuchowych praca z lontem detonujacym ldpwinstrukcja bhp dla materialow wybuchowych praca ze splonka pobudzajaca 8 a tatWojskowe Materiały Wybuchowewyk 4 materialy wybuchowe emulsyjneMateriały wybuchoweinstrukcja bhp dla materialow wybuchowych ogolne srodki ostroznosciGórnicze materiały wybuchoweInicjujące materiały wybuchowe jako istotne składniki samodziaóowych urządzeń wybuchowychAnaliza inicjujących materiałów wybuchowychMateriały wybuchoweChemia materiałów wybuchowychAnaliza inicjujących materiałów wybuchowychwięcej podobnych podstron