Основы пиротехники (стр. 11 )

* Имеются в виду термитно-зажигательные составы.

растворима в этиловом спирте, эфире, бензоле, частично в бензине; при нагревании растворяется в олифе.

Резинатами называют продукты взаимодействия канифоли с гидроксидами или солями соответствующих металлов. Резинат кальция получается сплавленном канифоли с гашеной известью при температуре 230—240° С. Однако эта реакция не протекает до конца; резинат кальция характеризуется определенным кислотным числом (не более 80), правда, значительно. меньшим, чем для канифоли (160—180). Температура пазмягче-ния резината кальция 120—150° С. Состав его приближенно может быть выражен формулой (C19H29COO)2Ca.

В качестве растворителей для резината кальция применяют бензин или спирто-бензиновую смесь (1 : 1).

Возможно также применение резината стронция, когда требуется красная окраска пламени.

Иногда в пиротехнических составах используют мономеры, которые после полимеризации становятся связующими: метилметакрилат, винилиденхлорид, стирол, акрилонитрил, ви-нилацетат. Значения теплоты полимеризации указанных выше веществ при расчете на. моль мономера лежат в пределах от 13 Д'о 21 ккал (от 54 до 88 кДж), что отвечает 130—325 малым ка-лория1М (540—1360 Дж) на грамм вещества.

Из органических связующих, не относящихся к классу смол, следует отметить еще олифу и декстрин.

Олифа натуральная (ГОСТ 7931-56) получается при полимеризации и частичной оксидации льняного или конопляного масла. Это - вязкая жидкость светло-желтого или светло-копичневого цвета, имеющая плотность 0,93—0,94. Получают олифу продуванием воздуха через нагретое до 1,60° С льняное (конопляное) масло. Для ускорения высыхания олифы в нее добавляют сиккативы или «сушители»: резинаты или линолеаты марганца, свинца или кобальта. В пиротехнике используют лучшие сорта олифы без сиккативов: иногда в качестве связующего применяют раствор канифоли в олифе.

Декстрин - растительный клей, получается при нагревании крахмала с разбавленными кислотами. Формула его (C6H10O5)n. Плотность 1,04. Декстрин легко растворяется в холодной и горячей воде.

В табл. 4.2 приведены некоторые свойства органических горючих (как связующих, так и веществ, не обладающих цементирующими свойствами).

Для упрощения расчетов в табл. 4.2 условные эмпирические формулы даны и для высокомолекулярных соединений; формулы эти имеют только рабочее значение.

Таблица 4.2

Некоторые свойства органических горючих веществ

Название и формула вещества	Плотность, г/см3	Условный молекулярный вес	Количество веществ а в г, сгорающее за счет 1 г кислорода доСО и Н20
1	2	3
Идитол C13H12O2.	1,3	200	0,42
Бакелит С12Н11О2	1,3	187	0,42
Канифоль С12Н30О2	1,1	302	0,36
Резинат (C20H26O2)2Ca	1,2	643	0,38
Олифа C16H26O2.	0,93	250	0,36
Крахмал (С6Н10O5)n	1,6	162	0,85
Молочный сахар
Cl2H24012	1,5	360	0,94
Парафин С2бН54	0,91	366	0,29
Стеарин С18Н3б02 .	0,94	284	0,34
Нафталин С10Н8	.1,14	128-	0,33
Дициандиамид C2N4H4	1,40	84	0,88
Уротропин C6H12N4	—	140	0,48
Тиомочевина CSN2H4	1,40	76	0,79
Уголь древесный
(~СбН2О)	1 5—1,7	90	0,48
Со	ли, окраш	ивающ	мя
Оксалат натрия
Na2C204	2,3	134	8,37
Оксалат стронция
SrC204	—	176	10,98

Данные графы 4 используются при расчете содержания компонентов в двойных смесях. Элементарный состав органических горючих, и в частности содержание в них кислорода, играет большую роль при подборе горючего в пламенных. составах.

Из неорганических связующих веществ в пиротехнике иногда применяют серу. При холодном прессовании введение ее в составы мало отражается на их прочности. Однако в случае прессования при температуре 100—110° (близкой к температуре плавления серы) наличие ее способствует увеличению прочности состава.

В составы целесообразно вводить не более 10—12% связующего (это не относится к твердому пиротехническому топливу).

Следует помнить, что все органические связующие выполняют в составе одновременно и роль горючего, а следовательно, требуют для своего сгорания соответствующего расхода окислителя.

В табл. 4.3 показана зависимость прочности шашек от количества введенного в состав связующего.

Таблица 4.3

Давление прессования 3000 кгс/см2 (294 МН/м2). Диаметр и высота шашек 20 мм

Рецепт состава в %	Предел прочности при сжатии, кгс/см2 (МН/м2)
Ва (N0з)2	алюминиевая пудра	связующее— идитол
80 78 76 74 72	20 20 20 20 20	0 2 4 6 8	288 (28,2) 408 (40,0) 460 (45,1) 530 (51,9) 562 (55,0)

При увеличении содержания связующего в составе более 10— 12% прочность изделия повышается незначительно.

Наибольшее увеличение прочности состава ооганические связующие дают в том случае, когда они вводятся в составы в виде раствора в соответствующем растворителе (в виде лака).

ГЛАВА V

ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Основные положения для расчета двойных смесей были даны в конце XIX столетия русским пиротехником . Он исходил из предположения, что горючее полностью сгорает за счет кислорода окислителя; возможность участия кислорода воздуха в процессе горения состава не учитывалась.

Тройные и многокомпонентные смеси рассматривались им как состоящие из двух или большего числа двойных смесей. Соотношение между двойными смесями, образующими многокомпонентный состав, устанавливалось путем испытания многих вариантов, из которых выбирался тот, который давал лучший пиротехнический эффект.

§ 1. ДВОЙНЫЕ СМЕСИ

Пример 1. Реакция горения смеси, содержащей перхлорат калия и магний, может быть выражена уравнением

KC104+4Mg=KCl+4MgO. (5.1)

На 139 г перхлората калия приходится 24,3 Х 4=97,2 г (округленно 97 г) магния. Общее количество состава 236 г

......................139*100

KClO3 --------- = 58,9г

........................236

...................97*100

Mg -------- = 41,1г

....................236

Округляя полученные цифры, получаем 59% КС104 и 41%Mg.

Но далеко не всегда даже в случае двойных смесей можно с полней уверенностью написать состав конечных продуктов реакции.

Не имея данных химического анализа продуктов горения, можно говорить только о наиболее вероятных для данной смеси уравнениях разложения окислителя и окисления горючего и о вероятном уравнении реакции горения.

Ранее в табл. 2.1 были приведены наиболее вероятные уравнения реакций разложения окислителей, а в табл. 3.3 - продукты окисления неорганических горючих. Пользуясь ими, можно написатьсать вероятное уравнение реакции горения двойной смеси и найти рецепт состава.

Пример 2. Найти рецепт смеси, содержащей нитрат бария и магний. В табл. 2.1 находим уравнение реакции разложения окислителя:

Ba(N03)2=BaO+N2+2,502, (5.2)

а в табл. 3.3 указание, что магний сгорает в MgO. Исходя из этого, составляем уравнение реакции

Ba(N03)2+5Mg=BaO+N2+5MgO (5.3)

и находим рецепт состава:

нитрата бария—68%,

магния—32%.

Этот состав может быть использован в качестве фотосмеси.

Вместе с тем известно, что при недостатке кислорода магний может реагировать и с азотом и потому может быть написано другое уравнение реакции горения (без участия кислорода воздуха):

Ba(N03)2+8Mg=BaO+5MgO+Mg3N2. (5.4)

В этом случае получаем следующий рецепт состава (в %):

нитрат бария — 57%,

магний — 43%.

Составляя уравнения реакции горения и производя расчеты, следует учитывать, что при соединении магния с азотом тепла выделяется примерно в 3 раза меньше, чем при соединении магния с кислородом.

При составлении уравнений реакций горения составов, содержащих уголь или органические горючие, можно вести расчет:

1) на полное, окисление горючего с образованием двуокиси углерода и воды или 2) на образование окиси углерода и. воды, на что требуется меньшее количество окислителя.