Взрывчатое вещество (варианты)
Изобретение относится к взрывчатому веществу. Взрывчатое вещество содержит нитросоединения, в частности тринитрометан (нитроформ). Тринитрометан находится в нем в связанном соединении с непредельными углеводородами, например, с помощью реакции Михаэля. Способ приготовления такого вещества заключается в том, что методом радиационной полимеризации с отводом тепла происходит образование сополимера с другим компонентом, которым может быть нитроэтилен, и дополнительно содержит декаборан. Взрывчатым веществом может быть смесь, в которой нитроформ находится в растворенном в жидком аммиаке виде, причем аммиак является горючим веществом, и к взрывчатому веществу может быть добавлен диборан, пентаборан.2 н.и 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к взрывчатым веществам (далее ВВ).
Известны ВВ, см., например, пат.№2486437 «Заряд Староверова - 10», состоящие из взрывоопасной смеси веществ.
Как известно, хорошим окислителем для любого ВВ мог бы быть тринитрометан (нитроформ). Он имеет высокую собственную теплоту сгорания (Qv=20,66 мдж/кг) и выделяет много кислорода. Однако он имеет узкие пределы жидкой фазы, склонен к саморазложению при температуре 13-25ºC (по разным данным), взрывоопасен и самопроизвольно полимеризуется.
ВАРИАНТ 1. Данное ВВ содержит нитроформ и стехиометрическое по кислороду или избыточное количество других органических соединений, имеющих между атомами углерода двойную или тройную связь. Нитроформ вступает с ними, например, в реакцию Михаэля с образованием более высокомолекулярного соединения. Особенно подходит для этой цели нитроэтилен, так как он хорошо полимеризуется с нитроформом в соотношении молекул 1:1, и в отношении кислорода реагирует с ним стехиометрически. Возможны соединения нитроформа и этилена, стирола, пропилена, нитропропилена, нитрила акриловой кислоты, диацетилена, и т.п. Результат достижим с любым из альтернативных компонентов, так как все эти вещества обладают двойными или тройными связями, которые способны образовывать полимеры. Рассмотрим реакцию Михаэля между нитроформом и нитроэтиленом:
Образовавшееся с нитроэтиленом соединение назовем для краткости ТНН. Оно без остатка разлагается на воду, углекислый газ и азот. Последний может прореагировать при температуре 800-1000ºC с хорошим тепловыделением с бором (добавка чистого бора к ракетному топливу или взрывчатому веществу, содержащему связанный азот, сопровождается тепловыделением 23,37 мДж/кг на единицу бора, это отдельное изобретение) или его соединениями, например с декабораном. Применение соединений бора, растворимых в нитроформе или нитроэтилене предпочтительнее. Пример 1:
То есть соотношение компонентов: ТНН - 90.17%+-9%, декаборана - 9,83%+-9%.
Как видим, в образовавшихся газах находится 35,9% водорода, что значительно повышает скорость звука в продуктах сгорания и вызывает повышенное бризантное и зажигательное действие ВВ.
Если смесь содержит избыточное количество горючего, то она может содержать в нужном (стехиометрическом или близком к нему) количестве твердые окислители, например динитрамид аммония.
Так как реакция Михаэля обратима, а нитроформ, нитроэтилен и диацетилен склонны к самополимеризации, то в стабильном состоянии такое ВВ может быть практически использовано только в частично полимеризованном виде. Для того чтобы предотвратить саморазложение нитроформа при полимеризации, процесс должен происходить методом радиационной полимеризации и с отводом тепла, чтобы нитроформ не достиг температуры разложения. В результате получится смесь ТНН с полимеризованными нитроформом и, например, нитроэтиленом. Добавочные вещества (декаборан, боргидрид бериллия, динитрамид аммония и др.) должны добавляться в смесь до процесса полимеризации.
ВАРИАНТ 2. Нитроформ неограниченно растворяется в жидком аммиаке, который является неплохим горючим. В растворенном виде нитроформ более устойчив и менее взрывоопасен. Таким образом, возможна композитное ВВ «окислитель плюс горючее». Эта композиция при подрыве детонатором является ВВ. Для вспомогательной реакции азота с бором ВВ может содержать твердый бор или его соединения (декаборан, боргидрид бериллия, бориды металлов и т.п.).
Пример 2: соотношение нитроформа и жидкого аммиака может быть таким, чтобы обеспечивалось полное реагирование кислорода нитроформа с водородом аммиака, плюс к этому желательно участие в реакции бора или его соединений, то есть:
Как видим, в этом случае выделяется в образующихся газах по объему 61,5% водорода, что резко увеличивает скорость звука в этом газе. Соотношение компонентов в этой реакции: нитроформа - 57,09%+-15%, аммиака - 15,02%+-15%, диборана 27,89%+-15%.
Ожидаемое минимальное безопасное соотношение молекул нитроформа и аммиака - 1:1, в этом случае реакция пойдет так:
Как видим, водорода в образующихся газах значительно меньше - 21%. Соотношение компонентов: нитроформа - 69,27%+-15%, аммиака - 7,81%+-7%, диборана - 22,91%+-15%.
Более рискованным, но все же практически применимым выглядит реакция с почти стехиометрическим соотношением реагентов:
Соотношение компонентов в реакции \5\ - нитроформа - 69,03%+-15%, аммиака - 3,89%+-3%, диборана - 12,65%+-12%, пентаборана В5Н9 - 14,43%+-14%. Выделившегося водорода - 16,7% по объему.
Или со стехиометрическим соотношением:
Соотношение компонентов в реакции \6\ - нитроформа - 75,97%+-15%, аммиака - 2,86%+-2%, пентаборана В5Н9 - 21,17%+-15%. Выделившегося водорода нет. При наличии в составе ВВ других соединений бора - карбида бора или боридов металлов, они в мелкодисперсном состоянии в присутствии кислорода разлагаются при высокой температуре с образованием окислов углерода или металлов соответственно. То есть результат достижим при любом сочетании основного и альтернативных элементов.
1. Взрывчатое вещество, содержащее нитросоединения и отличающееся тем, что содержит продукт реакции Михаэля между нитроформом и нитроэтиленом в соотношении молекул 1:1 в количестве - 90.17%+-9%, и дополнительно содержит декаборан в количестве - 9,83%+-9%.
2. Взрывчатое вещество, содержащее нитросоединения и отличающееся тем, что нитроформ находится в нем в растворенном в жидком аммиаке виде, причем аммиак является горючим веществом.
3. Вещество по п. 2, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформа -57,09%+-15%, аммиака -15,02%+-15%, диборана 27,89%+-15%.
4. Вещество по п. 2, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформа -69,27%+-15%, аммиака - 7,81%+-7%, диборана - 22,91%+-15%.
5. Вещество по п. 2, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформа -69,03%+-15%, аммиака - 3,89%+-3%, диборана -12,65%+-12%, пентаборана В5Н9 -14,43%+-14%.
6. Вещество по п. 2, отличающееся тем, что соотношение компонентов: нитроформа -75,97%+-15%, аммиака - 2,86%+-2%, пентаборана В5Н9 - 21,17%+-15%.
