книги / Высокоэнергетические наполнители твердых ракетных топлив и других высокоэнергетических конденсированных систем. Физико-, термохимические характеристики, получение, применение

C2H3N5О2		5-Амино-3-нитро-1,2,4-триазол
		ANTA
O2N
		N
N				NH2
	N
	H

Молекулярная масса: 129,1 Кислородный баланс: –43,38 % Массовая доля азота: 54,22 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1820 кг/м3 [1] Плотность: 1840 кг/м3 [2] Температура плавления: 244 °С [3] Температура плавления: 238 °С [6]

Теплота сгорания: 1277,62 кДж/моль [4]

Энтальпия образования:

87,86 кДж/моль [1]

70,08 кДж/моль [5]

61,09 кДж/моль [4]

75,31 кДж/моль [2]

Энергия образования:

100,25 кДж/моль [1]

82,47 кДж/моль [5]

73,47 кДж/моль [4]

87,70 кДж/моль [2]

41

Скорость детонации: 8460 м/с [6]

Белое кристаллическое вещество, малочувствительное к удару и трению.

Получают нитролизом 3,5-диамино-1,2,4-триазола нитритом натрия в серной кислоте с последующими аммонолизом и восстановлением одной из нитрогрупп гидразингидратом по схеме [6]:

Выход: 50 %.

Является предельно низкочувствительным высокоэнергетическим взрывчатым веществом. Легко образует стабильный анион при взаимодействии с основаниями, который используется для синтеза высокоэнергетических производных

ANTA [6].

Список литературы

1. An Improved Synthesis of 5-Amino-3-Nitro-1H-1,2,4- Triazole (ANTA), a Useful Intermediate for the Preparation of Insensitive High Explosives / K.-Y. Lee [et al.] // Los Alamos National Laboratory, LA-UR 91-3595.

42

2.Storm C.B. Synthesis and Sensitivity of Nitroheterocycles. DEA-A-76-G-1218 //Ann. Meeting: Energetic Materials for Munitions, 1987.

3.Agrawal J.P. Recent trends in high-energy materials // Prog. Energy Combust. Sci. – 1998. – Vol. 24(1). – Р. 1–30.

4.Synthesis, Properties and Performance of the High Explosive ANTA / R.L. Simpson [et al.] // Propell., Explos., Pyrotech. – 1994. – Vol. 19. – Р. 174–179.

5.Licht H.H., Ritter H., Wanders B. Neue Explosivstoffe: Nitrotriazole // 25th Int. Annual Conf. ICT, 1994.

6.Agrawal J.P., Hadgson R.D. Organic Chemistry of Explosives. – John Wilеy and Sons, Ltd, 2007. – 384 p.

43

C2H4N4О4	1,1-Диамино-2,2-динитроэтилен
	FOX-7
H2N	NH2

O2N NO2

Молекулярная масса: 148,1 Кислородный баланс: –21,61 % Массовая доля азота: 37,81 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1885 кг/м3 [1]
Температура плавления: 220 °С	Разложение [2]
Энтальпия образования:
–53,14 кДж/моль [1]
–36,52 кДж/моль [2]
Энергия образования:
–38,24 кДж/моль [1]
Чувствительность к удару
(груз 2 кг): 37 Н·м

Чувствительность к трению: > 350 Н Вакуумная стабильность

(100 °С, 48 ч): < 0,1 мл/г

Скорость детонации: 8870 м/с Давление детонации: 34 ГПа

44

FOX-7 – жёлтый кристаллический продукт. Разлагается без плавления при температуре выше 200 °С. Слаборастворим в воде и неполярных органических растворителях, менее чувствителен к механическим воздействиям, чем RDX.

Схема синтеза FOX-7 может быть представлена в общем виде [3]:

где а = СН3О–/СН3ОН;

b= CH3OH/∆;

c= HNO3/H2SO4;

d= NH3 (водный).

В патентах описано его использование в пластизольных, нечувствительных, высокоэнергетических ВВ, артиллерийских порохах [4–6]. H. Östmark и сотрудники [1] определили совместимость FOX-7 в смеси со связующими (НТРВ, R-45HT, GAP), гексаметилендиизоцианатом, энергетическими пластификаторами (BuNENA, K-10). Все компоненты, за исключением НТРВ, R-45HT показали хорошую совместимость, что определяет перспективу использования FOX-7 как малочувствительного высокоэнергетического наполнителя СРТТ. Использование FOX-7 ограничивается образованием полиморфной фазы при 111,7 °С.

Список литературы

1. FOX-7 – A new Explosive with Low Sensitivity and High Performance. Paper summaries / H. Östmark [et al.] // 11th Int. Det. Symposium, USA, 1998. – Р. 18–23.

45

2.Зиновьев В.М., Куценко Г.В., Ермилов А.С. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твёрдых ракетных топлив. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2010. – 161 с.

3.Synthesis and Reaction of 1,1-Diamino-2,2-dinitroethyle- ne / N. Latypov [et al.] // Tetrahedron. – 1998. – Vol. 54. – P. 1125–1136.

4.Pat. 5.468.313 US / I. Walace, P. Braithwaite, J. Neidert;

1995.

5.Pat. 5.529.649 US / G. Lund, T. Higsmith, P. Braithwaite, R. Wardle; 1996.

6.Pat. 5.779.458 US / A. Haaland, P. Braithwaite, J. Hartwell, C. Lott, M. Rose; 1998.

46

C2H7N7O5		N-Гуанилмочевины динитрамид
		FOX-12

Молекулярная масса: 209,0 Кислородный баланс: % Массовая доля азота: 46,89 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1754,5 кг/м3* Температура начала разложения: 209 °С*

Энтальпия образования: 277 кДж/моль*

Чувствительность к удару (груз 2 кг, Но, см): более 159 см *

Чувствительность к трению: более 350 Н*

FОХ-12 нерастворим в холодной воде.

Синтезирован в воде обменной реакцией сульфата гуанилмочевины и AND по схеме*:

* Зиновьев В.М., Куценко Г.В., Ермилов А.С. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твёрдых ракетных топлив. Пермь: Изд-во ПГТУ, 2010. 77 с.

47

Данные по чувствительности к механическим воздействиям FOX-12 в сравнении с AND и RDX приведены в таблице.

Чувствительность к механическим воздействмям

FOX-12, AND и RDX

Энергетический	Высота	Чувстви-
компонент	падения при	тельность	Примечание
	грузе 2 кг, см	к трению, Н
FOX-12	более 159	более 350	FOX-12 сырец, негра-
			нулируемый материал
ADN	31	более 350	–
RDX	38	120	–

FOX-12 малочувствителен к механическим воздействиям. Этот новый энергетический малочувствительный термостабильный компонент может быть использован в ракетных топливах и малочувствительных взрывчатых веществах.

·

48

C2H10N4O6 Этилендиаминдинитрат

EDDN, EDD

HNO3 · NH2CH2CH2NH2 · HNO3

Молекулярная масса: 186,1 Кислородный баланс: –25,79 % Массовая доля азота: 30,11 % Агрегатное состояние: твёрдое

Плотность: 1603 кг/м3 [1] Температура плавления: 188 °С [2]

Энтальпия образования:

–653,54 кДж/моль [5] –651,87 кДж/моль [6] –653,12 кДж/моль [1]

Энергия образования:

–628,77 кДж/моль [5] –627,10 кДж/моль [6] –628,35 кДж/моль [1]

Теплота сгорания: 1574,3 кДж/моль [3] Теплота сгорания: 1563,84 ккал/моль [4] Теплота взрыва: [2] (Н2О ж.) 3814 кДж/кг

(Н2О газ) 3091 кДж/кг Объем газов при детонации: 945,5 л/кг [2]

Скорость детонации: 6800 м/с [2] Температура дефлаграции: 370–400 °С [2] Чувствительность к удару: 10 Н·м [2]

Чувствительность к трению: 353 Н (нет реакции) [2]

49

EDDN – бесцветные кристаллы. Гигроскопичен, легко растворим в воде. Его получают обработкой водных растворов этилендиамина азотной кислотой по схеме [2]:

Образует эвтектические смеси (температура плавления 100 °С) при смешении с эквивалентным количеством нитрата аммония. Применялся во время Второй мировой войны в снарядах [7].

Список литературы

1.Synthesis and Properties of Selected Energetic Organodiand Polyammonium Nitrate Salts / Jr. R.L. McKenney [et al.] // J. Energ. Mat. – 1985. – Vol. 5. – Р. 1–25.

2.Meyer R. Explosives. – 3rd, rev. and ext. ed. – 1987; resp. Köhler J., Meyer R. Explosivstoffe. – Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1991.

3.Medard M.L. Tables Thermochimiques // Memorial de l'Artillerie Francaise. – 1954. – Vol. 28. – Р. 415–492.

4.ICT Database of Thermochemical Values. – Version 2.0. – ICT. – Karlsruhe, Germany, 1999.

5.The NBS tables of chemical thermodynamic properties // J. Phys. and Chem. Ref. Data. – 1982. – Vol. 11, Suppl. 2.

6.Stull D.R., Westrum E.F., Sinke G.C. The Chemical Thermodynamics of Organic Compounds. – John Wiley and Sons, Inc. – 1969.

7.Le Roux A. Explosive Properties of Ethylenediamine Dinitrate // Memorial des Poudres. – 1950. – Vol. 32. – P. 121.

50