§ 6. Органические горючие

Жидкие углеводороды — бензин, керосин, мазут, нефть и другие нефтепродукты, применяются в зажигательных смесях, сгорающих за счет кислорода воздуха. В табл. 3.6 дается характеристика некоторых их свойств.

Таблица 3.6 Свойства нефтепродуктов

		Температура, в С
Нефтепродукт	Плотность, г/см3
		кипения	вспышки
Петролейный эфир	0,64—0,67	50—60	—58
Бензин	0,67—0,76	60—120
Лигроин		120-160	От +5 до +15
Керосин	0,78—0,87	150—300	От -28 до -4.5
Пиронафт		270	100
Веретенное масло	0,88—0,89		160
Машинное и цилиндровое масла	0,90—0,92		180—220
Мазут	0,91	300	100—140
Нефть	0,78—0,92		30—90
Бензол	0,88	80	От —12 до +10

Количество тепла при сгорании 1 г составляет для бензина 11,2 ккал (46,8 кДж), для нефти 10,8 ккал (45,1 кДж) и для бензола 10,0 ккал (41,8 кДж). Бензин и керосин замерзают при температуре ниже —80° С, бензол при +6° С. Содержание водорода в бензине 14—15%, в бензоле 7,7 .вес. %.

Скипидар получается из смолы хвойных деревьев; главной составной частью его является пинен (С10H16). Скипидар отличается от предельных углеводородов большей легкостью окисления; он легко воспламеняется при соприкосновении с концентрированной азотной кислотой.

В тех случаях, когда высокая температура горения резко ухудшает специальный эффект, в качестве горючих используют углеводы. Количество окислителя, добавляемого к ним, должно обеспечить сгорание содержащегося в них углерода только в СО.

Ниже указываются свойства некоторых углеводов.

Крахмал (C6H10O5)n . Теплота образования 1,55 ккал (6,5 кДж) на 1 г, плотность 1,6; в холодной воде почти не растворяется, с горячей растворяется значительно лучше; в кислой среде крахмал гидролизуется до виноградного сахара.

Молочный caxap C12H22011*H20. Плотность 1,5; вода удаляется только при 125° С, плавится при температуре около 200° С с разложением. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется 17 г сахара, а при нагревании — значительно больше; в этиловом спирте очень труднорастворим. Теплота образования 651 ккал (2723 кДж) на 1 г-моль.

Свекловичный (тростниковый) сахар C12H22O11. Плотность 1,6 ; плавится при температуре около 160°С 'снебольшим разложением. При комнатной температуре в 100 г воды растворяется 190 г сахара. В этиловом спирте труднорастворим.

Древесина (древесные опилки) в большей своей части состоит из клетчатки (C6H10O5)n ; содержание ее может доходить до 2/3 от веса сухой древесины. Теплота образования клетчатки (целлюлозы) 1,55 ккал (6,5 кДж) на 1 г; воздушно-сухая древесина дает при горении около 3—3,5 ккал/г (12,5—14,6 кДж/г); целлюлоза 4,2 ккал/г (17,6 кДж/r).

Из других используемых в пиротехнике органических горючих следует отметить стеарин, нафталин, парафин, уротропин, дициандиамид и тиомочевину.

Стеарин или стеариновая кислота С17Н35*СООН. Температура плавления С18Н36О2 71° С, температура кипения 359—383° С (при атмосферном давлении), плотность 0,94. Стеариновая кислота принадлежит к числу поверхностно-активных веществ и поэтому особенно прочно адсорбируется на поверхности компонентов состава. Теплота образования ее из элементов равна 224 ккал/моль (921 кДж/моль) [5].

Стеарин используется при изготовлении отвержденных горючих и как пл.астификатор (одновременно и горючее) в осветительных и ракетных составах. Технический стеарин представляет собой смесь стеариновой и пальмитиновой кислот. Температура плавления пальмитиновой кислоты С16Н32О2 62° С,температура кипения 268° С.

Нафталин C10H8. Температура плавления 80° С, температура кипения 218° С, плотность (лри 2,0° С) 1,16. Теплоемкость жид кого нафталин а при 87° С равна 0,40 кал/(г-град) [(1,68 Дж/ (г-град)]; скрытая теплота плавления 34,6 кал/г (145 Дж/г), скрытая теплота испарения 75,5 кал/г (316 Дж/г). Теплота образования нафталина из элементов —16 .ккал/моль (—67 кДж/ моль). В пламенных составах нафталин 'используется как горючее; в составах белых дымов, имеющих низкую (<500°С) температуру горения, он частично сублимирует, выполняя функции дополнительного дымообразователя.

Парафин — смесь насыщенных углеводородов. При сте-хиометрических расчетах используется условная формула С26Н54. Белая или немного желтоватая масса без вкуса и запаха. Получается при переработке некоторых сортов нефти, бурого угля, или торфа. Температура плавления 44—58° С, плотность 0,88— 0,91 г/см3. Химически менее реакционен, чем нафталин или стеарин. Теплота сгорания .парафина 11,2 ккал/г (45,8 кДж/г) [5].

Уротропин — гексаметилентетрамин, C6H12N4. Получается при конденсации формальдегида с аммиаком. Содержит много азота и потому дает при горении бесцветное, почти не коптящее пламя, что особенно ценится при его использовании в составах сигнальных огней.

Уротропин является главной составной частью брикетов «твердого спирта». При комнатной температуре 167 г уротропина растворяется в 100 г воды; он малорастворим в этиловом спирте, еще хуже — в бензоле. Разлагается под действием кислот. Термически стоек — в вакууме возгоняется при 230—270° С почти без разложения. Уротропин является эндотермическим соединением, т. е. имеет еще более отрицательную, чем нафталин (см. выше), теплоту образования из элементов, а именно—30 ккал/ моль (—il26 кДж/моль). Широко используется в медицине; служит сырьем для изготовления мощного ВВ—гексогена.

Дициандиамид - ДЦДА, С2N4Н4, NH2C (=NH) NH -С N. Используется как горючее и одновременно как пламягаситель в дымовых составах. Получается димеризацией цианамида в присутствии МНз. Температура пл.авлення 209° С, плотность 1,40 г/см3. Труднорастаорим в холодной воде (2,2 г в 100 г НгО), .негигроскопичен. Хорошо растворим в ацетоне, горячей воде и горячем 'алкоголе, нерастворим в бензоле. При нагревании его при температуре свыше 180° С отщепляет ам.миак, образуя мела.мин СзМз(МН2)з. Теплота образования ДЦДА из элементов слабоотрицательная, а именно - 4,5 ккал/моль (-18,8 кДж/ моль).

Во время второй мировой войны ДЦДА добавлялся как пламягаситель в артиллерийские пороховые заряды. В промышленности ДЦДА используется для получения аминолластов.

Тиомочевина - CS(NH2)2, белый порошок, температура плавления (при быстром нагревании) 180 -182°. плотность 1,40; при 25° в 100 г воды растворяется 14,2 г, в 100 г этилового спирта - 4 г тиомочевины. Кислотами разлагается; выделяя МНз, HaS и С02.

Теплота образования из элементов 21,1 ккал/моль (88,2 кДж/ моль). Тиомочевина содержит мало углерода и много азота, дает при горении слабоокрашенное пламя. Теплота сгорания ее по сравнению с углеводородами (например, парафином) невелика, всего 3,4 ккал/г (14,2 кДж/г). Вместе с тем, наличие в молекуле атома неокисленной серы сообщает тиомочевине большую реакционную способность. Используется она в некоторых дымовых и воспламенительных составах. Следует учитывать, что тиомочевина в присутствии окислителей может заметно разлагаться уже при 80—100° С.