exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике

1,3,3-тринитроазетидин, TNAZ

Физико-химические свойства:
Бесцв. кристаллы, не растворим в воде и не гигроскопичен. Растворимость 1,3,3-тринитроазетидин, TNAZпри комнатной температуре г/100мл растворителя: Этилацетат – 43.6г, ацетон – 44.2г, этанол – 5.5г, толуол – 3.8г. t пл. 96-101°С. Обладает высокой летучестью, особенно в жидком состоянии: при 120°С потеря массы ок 20% за 30мин. Растворим в расплавленном тротиле. Совместим со многими металлами. Плотность 1.84 г/см3. Плотность расплава 1.55-1.59 г/см3.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t всп. 238°С. Стабильность в вакууме за 48ч. при 100°С – 0.11мл/г (гексоген – 0.12-0.9мл/г при 120°С, октоген - 0.07мл/г при 120°С). Чувствительность к удару ок. 29 см для груза 2.5 кг (12А tool, гексоген – 28 см, октоген - 32см) или 28-29см для груза 2 кг (Октоген – 26 см, ТЭН-12см). По другим данным менее чувствителен чем гексоген (гексоген – 80 ед, TNAZ – 110ед – Rotter Impact test method). Хорошо измельченный продукт (5-10мкм) по чувствительности к удару аналогичен тротилу. Чувствительность к трению 160Н (гексоген – 128Н), по другим данным 324Н (Гексоген – 140Н, тротил-353Н).

Энергетические характеристики:
Теплота образования +66.8ккал/кг, энтальпия образования +45.3ккал/кг. Теплота взрыва 6.14МДж/кг. Скорость детонации 8680м/c при плотности 1.83 г/см3.

Применение:
Предложен как компонент ВВ, ракетных топлив, бездымных порохов и др. Скорость детонации литой смеси из 60% гексогена и 40% TNAZ – 8660м/c при плотности 1.76 г/см3. Чувствительность к удару на уровне пентолита. Впервые был получен в 1983г (Baum, Archibald) с суммарным выходом 5%. Впоследствии выход был доведен до 70%. На фирме Aerojet (США) в середине 90х была запущена пилотная установка по получению ТНАЗ-а с суммарным выходом 57%. Для широкого практического применения TNAZ пока еще не решены многие проблемы получения литьевых ВВ на его основе. Синтез вещества весьма дорог. Изготовление зарядов отливкой встречает трудности из-за повышенной пористости литого продукта (10-12%) и значительным изменением объема при затвердевании. Однако, при растворении в расплавленном TNAZ 2-3% мелкокристаллической ацетат-бутирата целлюлозы и горячем прессовании смеси возможно добиться высокой плотности и лучшей кристаллической структуры ВВ при значительном уменьшении чувствительности. Использование TNAZ также целесообразно в литьевых смесях с легкоплавкими пластификаторами, напр. с метил-p-нитроанилином (Смесь ТНАЗ/МНА 90:10 имеет плотность 1.655 г/см3, чувств к удару 38.6см (ТНАЗ – 21.2, ТНТ- 83.6) 12tool 2.5кг Т пл. 93°С) или в смесях полимерами.

Получение:

ТНАЗ может быть получен из:
1) Трет-бутиламина и эпихлоргидрина.
2) 3-амино-1,2-пропандиола.
3) Трис-(гидроксиметил)аминометана.
4) нитрометана и формальдегида (наиболее удобный и распространенный метод).
Несмотря на существование нескольких методов синтеза, все они включают не менее 6-8 стадий, в результате чего, суммарный выход оказывается невысоким, что сказывается на высокой цене продукта.

Получение ТНАЗ-а:

3-Трет-бутил-5-гидроксиметил-5-нитротетрагидро-1,3-оксадиазин

К раствору 12.12г параформальдегида в присутствии гидроксида натрия в воде при 40-50°С медленно добавили 5.38мл нитрометана. Раствор нагрели до 60-80°С и по каплям добавляли 10.66мл трет-бутиламина. Смесь перемешивали 1 час, охладили до комнатной температуры и перемешивали на протяжении 16 часов. После фильтрования, промывки и сушки получили белый кристаллический порошок с t пл. 138.9-139.4°С.

2-Трет-бутиламинометил-2-нитро-1,3-пропандиол гидрохлорид

К смеси конц. соляной кислоты в воде добавили 17.46г продукта, полученного на первой стадии, раствор нагрели до 40-50°С. Добавили небольшое кол-во метанола и перемешивали смесь при 40-60°С в течение часа, охладили до комнатной температуры, после чего перемешивали на протяжении 16 часов. Растворитель удалили в вакууме. Остаток отфильтровали, промыли холодным изопропиловым спиртом и высушили.
получили белый кристаллический порошок с tпл. 177-178°С.

1-трет-бутил-гидроксиметил-3-нитроазетидин гидрохлорид

К перемешиваемой смеси 12.14г продукта, полученного на второй стадии и диизопропилазодикарбоксилата (16.68г) в бутаноне при 50-65°С добавляли по каплям раствор трифенилфосфина (19.66г) в бутаноне. Раствор перемешивали в течение 5 часов. Осадок отфильтровали, промыли бутаноном и высушили. получили белый кристаллический порошок с tпл. 169.2-171°С. Выход 78%.

1-трет-бутил-3,3-динитроазетидин

К водному раствору 6.74г продукта, полученного на третьей стадии добавили щелочь и перемешивали 3 часа при комнатной температуре. Смесь охладили и медленно добавили раствора 33.46г (120ммоль) нитрита натрия, 0.99г калия ферроцианида и 12.64г персульфата натрия. Смесь подогрели до комнатной температуры, перемешивали 1 час, экстрагировали дихлорметаном. Орг. фазу высушили и удалили растворитель под вакуумом выход 4.98г – 81.8% в виде желтого масла t пл. 16°С.

61 мл уксусного ангидрида прибавили к 14.8 г 1-трет-бутил-3,3-динитроазетидина. Добавили 8.8г нитрата аммония и нагрели до 75-80°С. Через 90мин светло зеленый раствор стал желто-коричневым. После 260мин нагревания смесь разбавили таким же объемом воды и оставили перемешиваться на ночь. Выход ТНАЗ 61%.

Литература:

  1. Rudolf Meyer «Explosives», Fifth Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH. (Electronic) 2002 p350
  2. Shu Yuanjie, Li Hongzhen, Huang Yigang and Liu Shijun – SYNTHESIS OF N-ACETYL-3,3-DINITROAZETIDINE – Proc. of 6th seminar «New trends in research of energetic materials» Pardubice. 2003.
  3. R.L.Simpson and others. Characterization of TNAZ LLNL, Livermore, CA UCRL-ID-119672 1994
  4. Duncan S. Watt, Matthew D. Cliff. TNAZ based melt-cast explosives: Technology review and AMRL research directions. Department of defense. DSTO-TR-0702. 1998.
  5. Патенты: US5476951, US5997668, US5716557, US5336784, US5824806

Автор: ()

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.