exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике

2,4,6-Тринитрофенил-N-метилнитрамин, тетрил, нитрамин

Физико-химические свойства:
2,4,6-Тринитрофенил-N-метилнитрамин, тетрил, нитрамин.Бесцветное кристаллическое вещество. Твердость по Моосу менее 1. Технический продукт имеет светло-желтый цвет. Растворимость при 20°С и 50°С г/100г: в воде (0.008г и 0.019г), ацетоне (36.7г и 88.6г), бензоле (10.2г и 20.3г), хуже растворим в спирте и дихлорэтане, растворим в конц. азотной кислоте. Разлагается щелочами (до пикратов) и конц. H2SO4 (до метилпикрамида). Реагирует с анилином в бензоле, образуя метилнитрамин и 2,4,6-тринитродифениламин. Токсичен, при систематич. контакте вызывает аллергию или экзему на коже. Чистый продукт стоек по отношению к слабым кислотам и не взаимодействует с аммиачной селитрой. Техн. продукт из-за примеси пикриновой кислоты корродирует обычную сталь и несовместим с аммиачной селитрой. При сплавлении с тротилом образует аддукт с t пл. 68°С. Легко прессуется до высокой плотности (1.71 г/см3 при 2000 кгс/см2). Плотность кристаллического - 1.73 г/см3.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
пл. 129.5°С разложением (технический плавится при 128.8°С). Термически стабилен до 100°С. t всп. ок. 190°С. Более мощное и чувствительное ВВ чем тротил. Чувствительность к удару для груза 2.5кг (12tool 50%) 37см (Гексоген -28см, тротил-148см). Восприимчивость к детонации: 0.29г для гремучей ртути или 0.03г для азида свинца.

Энергетические характеристики:
Теплота взрыва 4.6 МДж/кг (960ккал/кг при 0.98г/см3, 1160ккал/кг при 1.69г/см3), Теплота образования +7.6 ккал/моль. Энтальпия образования +16.7ккал/кг. Скорость детонации 7500 м/с при плотн. 1.63 г/см3. При 1.70 г/см3 давление на фронте детонационной волны 25ГПа, Скорость детонации 7620 м/с. Температура взрыва 2950К. Объем продуктов взрыва 765 л/кг. Фугасность по разным источникам 340-390 мл. Работоспособность в баллистической мортире 126-132% от тротила. Бризантность 113-123% от тротила (песочная проба).

Применение:
Впервые был получен в 1877г (Mertens). Начал использоваться в качестве вторичного заряда в капсюлях-детонаторах и прочих средств подрыва с 1906г в Германии. В России и Англии – с 1910г. Во время 2 мир. войны кроме средств подрыва использовался также в смесевых ВВ для снаряжения боеприпасов, напр. в малокалиберных снарядах в смеси с флегматизатором и в сплавах с тротилом (т.н. тетритолы, которые использовались в индивидуальном виде и в виде плавкой основы для литьевых смесей с гексогеном. Тетритолы с высоким содержанием тетрила по эффективности в кумулятивных боеприпасах эквивалентны пентолиту 50/50). В настоящее время тетрил имеет второстепенное значение и в большинстве стран снят с промышленного производства (напр. в США), вместо него используют более мощные ТЭН и особенно гексоген.

Получение:
Тетрил обычно получают нитрованием диметиланилина (бесцв. жидкость t кип. 193.5°С. Применяется в фотографии). При приливании диметиланилина к конц. азотной кислоте происходит самовоспламенение. В промышленности тетрил получают растворением диметиланилина в избытке 92-96% серной кислоты (обычно 1ч диметиланилина на 8-14ч 96% серной кислоты) и нитрованием полученного раствора сульфата диметиланилина конц. азотной кислотой или меланжем. Реакция сопровождается окислением одной метиловой группы и большим тепловыделением. На протяжении всего процесса следует тщательно контролировать ход реакции и температуру, иначе возможно осмоление диметиланилина или даже вспышка. В Германии во время 2 мировой войны тетрил производили из динитрохлорбензола, обработкой его водным раствором метиламина и нитрованием полученного динитрометиланилина нитрующей смесью до тетрила. Этот способ был более безопасен и позволяет использовать динитрохлорбензол – широко доступное сырье.

Очень чистый тетрил может быть получен нитрованием диметиланилина большим избытком азотной кислоты плотностью 1.4 (65%). Для этого 1ч. Диметиланилина растворяют в 40ч азотной кислоты при температуре до 7°С. Затем температуру осторожно повышают до 60°С, а по завершении относительно бурной реакции окисления нагревают до 90°С. По охлаждении выделяется тетрил с 78% выходом.

Также тетрил можно получить двустадийным нитрованием монометиланилина азотной кислотой. На первой стадии монометиланилин нитруется 50-60% азотной кислотой до динитрометиланилина, а на второй до тетрила.

1) Получение тетрила в лаборатории (нитрование сульфата диметиланилина):
В нитрационную колбу наливают 10ч 92-95% серной кислоты и нагревают до 38-40°С, затем медленно, при помешивании в течение получаса приливают 1ч диметиланилина, поднимая температуру к концу слива до 50°С. По окончании слива дают выдержку полчаса при этой температуре. Продукт реакции проверяют на полноту нейтрализации: пипеткой набирают неск. мл. смеси и выливают ее в пробирку с 10-ти кратным кол-вом воды. Если всплывают капли диметиланилина, то выдержку продолжают еще 20-30мин. Затем смесь переносят в капельную воронку.

В другую колбу наливают меланж или 90% азотную кислоту (5.5ч в пересчете на 100% азотную кислоту), нагревают в водяной бане до 48°С и при постоянном перемешивании по каплям (со скоростью 1-1.5 капли в секунду) приливают сернокислый раствор диметиланилина, так, чтобы температура в нитраторе к концу слива поднялась до 57°С. Приливание проводят в течение 1-1.5часа, при этом контролируя, чтобы температура водяной бане была несколько выше 40°С, иначе возможно накопление сернокислой соли диметиланилина с последующим внезапным повышением температуры и вспышкой. По окончании слива делают выдержку при 57°С в течение 10мин. Далее содержимое нитратора охлаждают до комнатной температуры и выливают в пятикратное кол-во холодной воды. Тетрил отфильтровывают. Для очистки кристаллы тетрила переносят в колбу с 2-3 кратным по весу кол-вом воды и барботируют в течение 10 мин острым паром. Таких промывок делают 5, при температурах 40°С, 70°С и три промывки по 100°С. При последней промывке определяют кислотность на лакмус. Если реакция нейтральная, то влажные кристаллы тетрила обезвоживают спиртом, потом растворяют в кипящем ацетоне (прибл. 1ч ацетона на 1ч тетрила). Раствор фильтруют и охлаждают, фильтрат разбавляют водой, кристаллы объединяют, промывают спиртом и сушат при 60°С. Выход 60-90%. Также тетрил можно очистить растворив его в 2-х кратном кол-ве дихлорэтана при 55-60°С, приливают горячую воду, взбалтывают, дают отстояться, нижний водный слой сливают, таких промывок делают 4-5. Дихлорэтан отгоняют и медленно охлаждают. Кристаллы фильтруют и сушат.

2) Получение тетрила в промышленности из динитрохлорбензола (Германский метод):
На первой стадии готовят раствор, состоящий из 300л воды, 1140л 35% водного р-ра гидроксида натрия и 1225кг 25% водного раствора метиламина. Полученную смесь добавляют в течение 12 часов к тщательно перемешиваемой суспензии 2000кг динитрохлорбензола в 1350л воды, нагретой до 95-100°С.

Смесь перемешивают еще час, а затем охлаждают не прекращая перемешивания.

Полученный динитрометиланилин растворяют в кол-ве конц. серной кислоты, достаточном для полного растворения, и в такой концентрации, чтобы при нитровании поддерживалось постоянное кол-во воды в нитросмеси (ок. 16%). Сернокислый раствор приливают к нитросмеси состава 78% азотной кислоты, 6% серной кислоты и 16% воды (кол-во азотной кислоты берется на 20% больше от теории). Приливание продолжается 1ч, при этом удерживается температура 30°С. Затем температуре позволяют подняться до 50-55°С и удерживают ее 40мин. Об окончании нитрования судят по светло- желтому цвету смеси.
В Германии для получения сернокислого раствора динитрометиланилина использовали отработанную кислоту, содержащую 1% HNO3, 0.5% NO2, 82.5% H2SO4, 16% H2O, которую доводили до нужной концентрации прибавлением 95% серной кислоты и 20% олеума.

Тетрил отфильтровывали, промывали водой, нагретой до 50°С, смесь перемешивали 10-12 мин, фильтровали и промывали холодной водой до нейтральной реакции, затем сушили при 70°С. Выход тетрила с Т пл. 128.4°С составлял 95.3% по динитрометиланилину.

Литература:

  1. T. Urbanski – Chemistry and Technology of Explosives Vol 3 – Pergamon Press. Oxford. 1967- P. 40
  2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver E. Sheffield. Vol 9 – Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA – 1980. T148-T164.
  3. Rudolf Meyer «Explosives», Fifth Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH. (Electronic) 2002 p314
  4. Dobratz B.M. LLNL Explosives Handbook Properties of Chemical Explosives and Explosive Simulants –LLNL University of California, Livermore, California – (UCRL – 52997, 1985)
  5. Хмельницкий Л.И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам Ч2 – М 1962 С 522.
  6. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл – М. Янус К. 2000 с. 540
  7. Орлова Е.Ю. и др. Руководство к лабораторному практикуму по получению нитросоединений. М. 1969 Стр. 136

Автор: ()

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.