exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике

3-нитрамино-4-нитрофуразан

Физико-химические свойства:
Бесцветные кристаллы. Раств. в хлороформе и др. С металлами и орг. основаниями образует взрывчатые соли. Плотность 1.93 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. ок. 60°С t разл. ок. 101°С.
Энергетические характеристики:
Теплота образования +60 ккал/моль.
Применение:
Соли предложены в качестве окислителя в смесевых ВВ и как компоненты ракетных топлив (соль гидроксиламина C2H4N6O6 имеет t пл. 132°С, t разл. ок. 163°С. Теплота образования +18 ккал/моль. Плотность 1.875 г/см3. Также представляют интерес соли гидразина и динитроазетидина).

Получение:

Получают окислением 3,4-диаминофуразана перокситрифторуксусной кислотой и последующим нитрованием 3-амино-4-нитрофуразана N2O5 в метиленхлориде при –15 - -20°С.

Получение в лабораторных условиях: В 3х горлую колбу поместили 100г 10% р-ра пентоксида азота в метиленхлориде. Колбу поместили в баню со смесью нитрометана и сухого CO2 охлажденную до -20°С. 9.75г аминонитрофуразана добавляли в течение 8мин при температуре не превышающей -17°С. Содержимое бани было заменено на смесь воды и льда, смесь перемешивали 3.5 часа не давая температуре подняться выше +10°С. Содержимое колбы было подвергнуто вакуумному выпариванию. Кристаллы затем поместили в глубокий вакуум на полчаса для удаления следов азотной кислоты (Выход 95-100%). Продукт растворили используя 16.2 мл сухого хлороформа на 1 грамм сырого продукта при 41°С. Раствор охладили в морозильнике до -20°С и выдержали 16 часов. Выпавшие кристаллы отфильтровали. Выход 84%.
Получение аминонитрофуразана (ANF):
100мл трехгорлую колбу поместили в ледяную баню. В колбу налили 55.9мл 50% перекиси водорода и через капельную воронку добавили 8.44мл 96% серной кислоты с такой скоростью чтобы температура содержимого колбы не поднималось выше 5°С. Затем к смеси добавили 4.7г вольфрамата натрия за один прием, после чего малыми порциями добавляли ДАФ в количестве 1.1г с таким расчетом чтобы температура не поднималась выше 5°С. После добавления смесь перемешивали 18часов при комнатной температуре. Желтый раствор нейтрализовали карбонатом натрия до рН=7 и отфильтровали. Фильтрат экстрагировали 3 раза дихлорметаном, затем экстракты соединили и осушили безводным сульфатом магния. Растворитель удалили на ротационном испарителе. Полученные желтые кристаллы растворили в минимальном количестве хлороформа, а затем охладили в холодильнике. t пл. 120°С (Лит. 122-125°С).
Универсальным исходным материалом для синтеза большинства нитрофуразанов является диаминофуразан (ДАФ).

  1. Получение ДАФ:100мл 5М водного гидроксида натрия добавили к 17.6г глиоксима. Затем к смеси быстро добавили 27.8г гидрохлорида гидроксиламина. К колбе присоединили обратный холодильник и поместили колбу в масляную баню. Выдержали 6ч при 90°С. Смеси дали охладиться до комнатной температуры. Выпавшие кристаллы промыли 10-15мл холодной воды и высушили. Выход диаминоглиоксима 14.0г (60%).
    Суспензию 23.6г диаминоглиоксима в 80 мл 2М водного гидроксида калия поместили в реактор (автоклав) из нержавеющей стали. Реактор закрыли и поместили в масляную баню, нагретую до 170-180°С и выдержали при этой температуре 2ч. Реактор охладили и открыли. Содержимое промыли 2х20мл воды и отфильтровали кристаллы. Выход ДАФ 14.1г (70%).
  2. Не так давно был разработан способ получения ДАФ из глиоксима в одну стадию без использования автоклава (с использованием микроволнового нагрева):100мл 7.5М раствора гидроксида натрия добавили к 17.6г глиоксима, смесь перемешивали, добавили 27.8г гидроксиламина гидрохлорида. Содержимое колбы подвергли микроволновому облучению мощностью 300Вт в течение 2-3мин. Когда смесь начинала кипеть мощность выключали на 30сек. Когда началась бурная реакция колбу вытащили из печи до окончания реакции. Затем смесь нагревали в течение 30мин с перерывами в 30 сек, когда начиналось кипение при мощности 800Вт. Смесь охладили, кристаллы промыли водой. Выход ДАФ 14г (70%).

3,3’-диамино-4,4’-азоксифуразан, DAAF, вещество А1

Физико-химические свойства:
Оранжево-желтые кристаллы. Нерастворим в воде. Плотность 1.747 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Т нтр = 220°С. Практически нечувствителен к удару (более 320см для груза 2.5 кг) трению и статическому электричеству. Критический диаметр детонации 3мм. Хорошо прессуется.
Энергетические характеристики:
Скорость детонации и давление на фронте детонационной волны соотв. 7930м/c при 1.685 г/см3 и 30.6 ГПа. Теплота образования +106 ккал/моль.
Применение:
Предложен как достаточно доступное малочувствительное ВВ. В США проводятся работы по удешевлению синтеза.

Получение:

Получают окислением 3,4-диаминофуразана перекисью водорода в конц. серной кислоте с выходом 88%.
В 250мл трехгорлую колбу налили 36.8г 30% перекиси водорода, после чего добавили 3.678г ДАФ за один прием. Смесь охладили до температуры ниже 20°С и через капельную воронку добавили 20.23г 96% серной кислоты с такой скоростью, чтобы температура не превышала 25°С. Смесь перемешивали в течение 18 часов при комнатной температуре. Желтые кристаллы отфильтровали на пористом стеклянном фильтре, растворили в ДМФА и добавили воды для осаждения. Недавно был разработан новый быстрый способ получения DAAF путем окисления ДАФ оксоном (торговая марка окислительной смеси на основе персульфата аммония) с выходом 84%. Этот метод дает возможность получать продукт в промышленности.

3,3’-диамино-4,4’-азофуразан DAAzF H2N(C2N2O)-N=N-(C2N2O)NH2

Физико-химические свойства:
Темно-оранжевые кристаллы. Хорошо прессуется. Плотность 1.72 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Практически нечувствителен к удару (более 320см для груза 2.5 кг) трению и статическому электричеству. По термостойкости близок к гексанитростильбену.
Энергетические характеристики:
Скорость детонации и давление на фронте детонационной волны соотв. 7600м/c при 1.65 г/см3 и 26.2 ГПа.
Применение:
Предложен как термостойкое малочувствительное ВВ, однако уступает по большинству параметров предыдущему веществу.

Получение:

Получают восстановлением 3,3’-диамино-4,4’-азоксифуразана до 3,3’-диамино-4,4’-гидразофуразана цинковой пылью в смеси ледяной уксусной кислоты и метанола. 3,3’-диамино-4,4’-гидразофуразан затем окисляют до DAAzF. Суммарный выход из DAAF составляет ок. 92%.
Другой способ получения: В 250мл колбу налили 67мл воды, добавили 52.03г персульфата аммония. Раствор нагрели до 50°С при перемешивании. К раствору добавили 4.17г ДАФ. Смесь нагревали до 70°С на протяжении 2часов. Смесь отфильтровали, желтые кристаллы промыли теплой водой, высушили экстрагировали примесь DAAF при помощи ТГФ. Оставшиеся кристаллы DAAzF растворили в смеси ацетонитрил/ДМСО (3:1) и осадили добавкой воды.

3,3-динитродифуразановый эфир

 Бесцветные кристаллы. t пл. 62°С. Плотность 1.907 г/см3. Теплота образования +73 ккал/моль. Скорость детонации 9200 м/c при 1.9г/см3. Может быть получен нагреванием 3,4-динитрофуразана в ацетонитриле в присутствии карбоната щелочного металла.

3,3’-динитро-4,4’-азоксифуразан (татин, DNAF)

Физико-химические свойства:
Желтые кристаллы. Плотность 1.82 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. 112°С. t начала терм. разл ок 160°С. t разл ок 206°С. Критическая толщина детонации 0.1мм. По чувствительности к удару аналогичен ТЭН-у.
Энергетические характеристики:
Теплота образования +155 ккал/моль. Теплота взрыва 1700ккал/кг.  Импульс по октогену 103.3%. Скорость детонации 9020 м/c при 1.78г/см3.
Применение:
Впервые получен в 1985г в СССР. Активно изучается в США.

Получение:

Может быть получен окислением 3,4-диаминофуразана.
Получение из DAAF:
В 125 мл колбу налили 15мл 30% перекиси водорода, колбу поместили в ледяную баню. К перекиси водорода при перемешивании добавили 11.97г персульфата аммония. Отдельно в 50мл колбу налили 12.5мл 96% серной кислоты, в которой растворили 1.06г DAAF. Затем к окислительной смеси через капельную воронку добавляли раствор DAAF в серной кислоте с такой скоростью, чтобы температура не превышала 20°С. Смесь оставили перемешиваться на ночь. Раствор вылили в 100мл ледяной воды. Осевшие кристаллы растворили в 50мл дихлорметана и промыли этот раствор двумя порциями по 10мл насыщенного раствора бикарбоната натрия, а затем еще порцией 10мл воды. Дихлорметановый раствор пропустили через небольшое количество силикагеля и оставили под вытяжкой для испарения. Получили
светло-желтые кристаллы с t пл. 108°С.

4,4’-динитро-3,3’-дифуразан

 Физико-химические свойства:
Плотность 1.85г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. 85°С. Термически стабилен до 250°С. По чувствительности к удару близок к ТЭНу (13 см для 2.5кг груза).
Энергетические характеристики:
Теплота образования +101 ккал/моль. Расчетная скорость детонации 8650 м/c при 1.8 г/см3.
Применение:
Не известно

Получение:

Может быть получен окислением 4,4’-диамино-3,3’-дифуразана смесью конц. перекиси водорода и трифторуксусной к-ты.

1,4-динитрофуразано-[3,4-b]пиперазин

Физико-химические свойства:
Бесцв. пластинчатые кристаллы, раств. в ацетоне. Плотность 1.828 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. 122-123°С с разл. Чувствительность к удару 163 см для 2.5 кг (92см для тротила в тех же условиях).
Энергетические характеристики:
Теплота образования +69ккал/кг. Расчетная скорость детонации и давление на фронте детонационной волны соотв. 8530м/c и 32,5 ГПа.
Применение:
Предложен в США как ВВ, как компонент пиротехнических составов и порохов.

Получение:

  1. Р-р дихлороглиоксима в метаноле смешали с этилендиамином, при 5°С.
  2. Полученный 2,3-диоксиминопиперазин смешали с нагретым до 150°С р-ром щелочи в этиленгликоле. Фуразано-3,4-пиперазин отделили на вакуум-фильтре и перекристаллизовали из воды.
  3. Нитровали смесью трифторуксусного ангидрида и 100% HNO3. или р-ром N2O5 в 100% HNO3

3,4-бис(4-нитрофуразанил-3)-фуроксан, BNFF, НФФ

Физико-химические свойства:
Образует эвтектики с другими ВВ. Плотность 1.94 г/см3.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. 111°С.  t всп. (5сек) 323°С. Критическая толщина детонации 0.14мм. Чувствительность к удару для груза 10кг и высоты 25см - 64% (октоген – 100%, гексоген – 80%), к трению 100% (как и октоген).
Энергетические характеристики:
Скорость детонации 9300м/c при 1.93г/см3.  Теплота образования +540 ккал/кг. Теплота взрыва 1629ккал/кг.  Импульс по октогену 99.7%.
Применение:
Впервые получен в СССР в 1979г. В настоящее время активно изучается в Китае и США. Предложен для применения в эластичных ВВ повышенной мощности с малым критическим диаметром (для применения в космической технике).

Получение:

Получают в 4 стадии из малонодинитрила (дицианопропана).

  1. Обработка малонодинитрила нитритом натрия в кислой среде и взаимодействие полученного интермедианта с гидроксиламином в щелочной среде.
  2. Обработка продукта реакции нитритом натрия в среде соляной кислоты.
  3. Взаимодействие с водным раствором бикарбоната натрия.
  4. Окисление персульфатом натрия в среде концентрированной серной кислоты.

4,4’-динитро-3,3’-диазенофуроксан, DNAF

Физико-химические свойства:
Красно-оранжевые игольчатые кристаллы. Нерастворим в воде и хлороформе. Растворим в ацетоне и нитрометане. Плотность 2.002 г/см3. Хорошо прессуется.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Бурно разлагается без плавления при 127-128°С, по другим данным плавится при 102°С с разл. Чувствителен к удару, трению, огню. Чувствительность к удару 10см (ТЭН — 12см, гексоген -24см, тротил — 160см).
Энергетические характеристики:
Скорость детонации и давление на фронте детонационной волны соотв. 9700м/c при 1.94 г/см3 и 46.7 Гпа. Теплота взрыва 7.48МДж/кг. Метательная способность по октогену 110-111%.
Применение:
Получен в СССР в 80-х годах 20в. Практического применения не имеет из-за высокой чувствительности к механическим воздействиям.

Получение:

Может быть получен окислением 4,4’-диамино-3,3’диазенофуроксана перекисью водорода в конц. серной кислоте в присутствии вольфрамата натрия. 4,4’-диамино-3,3’диазенофуроксан получают окислением 3,3’-бис(азидокарбонил)-4,4’диазенофуроксана перманганатом калия в конц. соляной кислоте.

Литература:

  1. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл – М. Янус К. 2000 с. 320.
  2. Ananthakrishnan Gunasekaran etc. A convenient synthesis of diaminoglyoxime and diaminofurazan: Useful precursors for the synthesis of high density energetic materials. Technical report. 1995.
  3. Aleksei B. Sheremetev, Valentina O. Kulagina, Natalya S. Aleksandrova, Dmitrii E. Dmitriev and Yurii A. Strelenko. Dinitro Trifurazans with Oxy, Azo, and Azoxy Bridges. Propellants, Explosives, Pyrotechnics 23, 142-149 (1998)
  4. Radhika S Kusurkar, Shailesh K. Goswami, Mahadev B. Talawar, Girish M. Gore and Shri N. Asthana. Microwave mediated fast synthesis of diaminoglyoxime and 3,4-diaminofurazan: key synthons for the synthesis of high energy density materials. JOURNAL OF CHEMICAL RESEARCH 2005, APRIL, 245–247
  5. Royse Weldon Beal. Structures and chemistry of amino and nitro furazans. University of delaware 2000.
  6. J. Wang, J. S. Li, Y. G. Huamg, H. S. Dong A NOVEL HIGH ENERGY DENSITY MATERIAL COMPOUND 3,4-BIS(NITROFURAZANO)FUROXAN: SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND PROPERTIES. Proc. of 11th seminar «New trends in research of energetic materials» Pardubice. 2008.
  7. И.В. Овчинников и др. Динитродиазенофуроксан – новое сверхмощное взрывчатое вещество. Доклады академии наук. 1998, том 359, №4, с 499-502.
  8. Elizabeth G. Francois, David E. Chavez*, Mary M. Sandstrom. The Development of a New Synthesis Process for 3,3’-Diamino-4,4’-azoxyfurazan (DAAF). Propellants, Explosives, Pyrotechnics 35, issue 6, 527-539 (2010)
  9. Патенты: US5460669, US4539405, US6552201

 

Автор: ()

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.