Основы пиротехники (стр. 10 )

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.

ГЛАВА IV

СВЯЗУЮЩИЕ - ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ

§ 1. РОЛЬ СВЯЗУЮЩИХ. ИСПЫТАНИЕ ПРОЧНОСТИ ЗВЕЗДОК

Достигнуть высокой прочности составов только применением высоких давлении при прессовании не. всегда представляется возможным и целесообразным. В целях увеличения прочности изделии в составы вводят связующие вещества (иногда называемые цементаторами). В качестве связующих используют искусственные и естественные смолы, каучук и другие органические вещества.

В некоторых случаях введение связующих имеет целью придать неооходимую прочность зерненым составам; при этом должна быть обеспечена необходимая прочность зерен (гранул) при перевозке, хранении и действии изделия.

Одним из методов испытания прочности изделий является определение усилия, необходимого для разрушения опытного цилиндрика (звездки) из пиротехнического состава. Делается это на специальных испытательных машинах, например ИМ-4Р

Машина ИМ-4Р имеет механический привод и рычажно-ма-ятниковыи силоизмерительный механизм; она имеет. самопишущие диаграммные приборы, на которых. автоматически вычерчиваются в крупном. масштабе кривые нагрузка — деформация

Испытуемый образец состава (обычно шашку диаметром 20мм и высотой 30 мм) помещают между двумя небольшими стальными пластинами, и медленно, с постоянной скоростью сближая эти пластины, находят усилие, необходимое для разрушения шашки.

С помощью испытательных машин точно определяется усилие разрушения шашки, обеспечиваются постоянные условия испытания и прежде всего постоянная скорость нарастания нагрузки.

1 Связующие одновременно являются горючими: введение их замедляет процесс горения и увеличивает химическую стойкость составов замедляет

Предел прочности испытуемого образца а вычисляется по формуле

Pmax

------- = a

S

Pmax — усилие, необходимое для полного разрушения образца;

S—площадь поперечного сечения образца в см2.

§ 2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ

Прочность спрессованного изделия зависит:

1) от. свойств основной смеси окислитель — горючее;

2) от свойств связующего и количества его в составе;

3) от степени измельчения компонентов;

4) от способа введения связующего в состав: в сухом виде, в виде раствора (лака), концентрации раствора и т. п.;

5) от удельного давления прессования и времени выдержки под давлением;

6) от высоты одновременно уплотняемой порции состава и соотношения между высотой и диаметром.

Составы из компонентов, обладающих большей твердостью, плохо прессуются, и часто изделия из них обладают малой прочностью.

Прочность изделия повышается с увеличением давления прессования (табл. 4.1), но обычно не превышает 20—25% от удельного давления прессования.

Зависимость прочности изделия от давления прессования (испытывались высоты) шашки диаметром 20 мм и такой же высоты)

Таблица 4.1

Состав. %	Давление прессования, кгс/см2 (МН/м2)	Предел прочности при сжатии
кгс/см2 (МН/м2)	в % от давления прессования
Ba(NO3)2 80 А1 (пудра) 20	1000 (98) 2000 (196) 3000 (294)	80 (7,8) 176 (17,2) 288 (28,2)	8,0 8,8 9,6
Ba(NOs)2 55 Аl (пудра) 45	1000 (98) 2000 (196) 3000 (294)	216 (21,1) 384 (37,6) 633 (62,1)	21,6 19,2 21,1

Высота одновременно уплотняемой порции состава не должна при одностороннем прессовании превышать диамето изделии более чем в 1,5 раза. В противном случае нижняя часть состава остается недостаточно уплотненной. При двустороннем прессовании это соотношение может быть увеличено.

Давление ph внутри состава, на расстояния h от пуансона можнo вычислять по формуле ...................................................................................-Ah

ph=pe

где р—давление у пуансона;

е—основание натуральных логарифмов;

A—константа пропорциональности; она приблизительно обратно пропорциональна диаметру изделия (определяется путем эксперимента).

Иногда достаточную прочность изделия удается получить и без добавления связующих. Плотность и прочность составов, содержащих связующие, при снижении давления прессования уменьшаются в значительно меньшей мере по сравнению с составами, не содержащими связующих.

§ 3. КЛАССИФИКАЦИЯ СВЯЗУЮЩИХ ИХ СВОЙСТВА

Чаще других используют связующие:

1) искусственные смолы — идитол, бакелит, эпоксидные смолы и др.;

2) смолы естественного происхождения и продукты их переработки: канифоль, резинаты;

3) высыхающие масла — олифу;

4) клей — декстрин.

Кроме того, возможно применение различных асфальтов и битумов. В некоторых случаях применяют растворы нитроклетчатки и каучука в соответствующих растворителях. Для нитроклетчатки растворителем может служить спирто-эфирная смесь, ацетон, для каучука бензол, бензин и др.

В твердом пиротехническом топливе в качестве связующих используются лолиуретаны, тиоколы, каучуки.

Характерными. свойствами смол являются:

1) нерастворимость в воде;

2) растворимость в органических растворителях;

3) способность к образованию пленки при высыхании раствора смолы;

4) полная сопротивляемость гниению (отличие от клеящих веществ животного происхождения).

Идитол — это «новолачная» смола, получаемая конденсацией избытка фенола с формальдегидом в присутствии кислого катализатора (например, НС1).

Реакция в начальной стадии протекает следующим образом:

СН20+2СбН50Н=СН2(С6Н40Н)2+Н20.

Продукт первичной конденсации, полимеризуясь, переходит при нагревании в смолу.

При расчетах для идитола употребляют условную формулу C13H12O2.

Теплота образования идитола (вычисленная на основании - теплоты горения технического образца) составляет 0,74 ккал/г (3,10 кДж/г), плотность — 1,25—1,30. Идитол хорошо растворяется в этиловом спирте.

Новолачные смолы хорошо растворимы в алкоголях, не растворимы в углеводородах и минеральных маслах. Они стойки по отношению к воде, кислотам, аммиаку и слабым растворам щелочей. Крепкий раствор щелочи разлагает их.

Технические образцы идитола всегда содержат свободный фенол, чем объясняется их красноватая окраска.

Для идитола нормируется температура его размягчения (для разных сортов не ниже 90—97° С), содержание в нем фенола (от 0,1 до 3,0%) и проводится испытание на отсутствие в нем канифоли.

Бакелит — смола, получаемая конденсацией фенола с избытком формальдегида в присутствии щелочного катализатора аммиака).

Реакция вначале протекает так:

CH2O + C6H5OH = С6Н4(ОН) CH2OH.

Далее, при нагревании образуется бакелит А:

2С6Н4(ОН)СН20Н = (С6Н4СН20Н)2O+Н20.

Его температура размягчения 75—100° С; он хорошо растворим в этиловом спирте. Нагревание бакелита А до более высокой температуры приводит к образованию бакелита В. При дальнейшем нагревании бакелита В при его полимеризации образуется бакелит С.

Последний — это неллавкое (но размягчающееся пр'и нагревании) вещество, не растворимое в большинстве органических растворителей. Он очень устойчив к химическим воздействиям, и обладает большой механической прочностью.

Бакелит А образуется при температуре около 100° С. Переход его через форму В в форму С осуществляется уже при 120— 150° С или даже выше (до 180° С). В составы бакелит А вводится в виде порошка или в виде спиртового лака; переход его в форму С (бакелизация) осуществляется нагреванием спрессованного состава1 до 150° С; плотность бакелитов 1,20—1,29.

При расчетах для бакелита пользуются условной сформулой C12H11O2.

Применяется бакелит в качестве связующего в тех составах и изделиях, где требуется особая механическая прочность.

Канифоль получают из смол хвойных деревьев. Главной ее составной частью являются ненасыщенные циклические кислоты — абиетиновая (С20Н30O2) и пимаровая. Плотность канифоли 1,0—1,1; температура размягчения не ниже 65°С. Канифоль