CC BY
25
УДК 662.2+547.426
Давиденко А.С., Топчий М.А., Грибанов П.С., Асаченко А.Ф.,. Плешаков Д.В.
ДИАГРАММА ПЛАВКОСТИ СИСТЕМЫ ТЕТРАНИТРАТ ЭРИТРИТА-ГЕКСАНИТРАТ СОРБИТОЛА
Давиденко Алексей Сергеевич, студент 6 курса инженерного химико-технологического факультета; Плешаков Дмитрий Викторович, к.х.н., доцент кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений инженерного химико-технологического факультета, e-mail:dmvpl@mail.ru; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., 9, Россия
Асаченко Андрей Федорович, к.х.н., с.н.с;
Грибанов Павел Сергеевич, аспирант;
Топчий Максим Анатольевич, м.н.с;
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
119991 Москва, Ленинский проспект, 29, Россия
В настоящей работе с помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии построена диаграмма плавкости системы тетранитрат эритрита-гексанитрат сорбитола. Найден состав (39,7 мас.% тетранитрата эритрита-60,3 % гексанитрата сорбитола) и температура плавления (36,4 °С) эвтектики. Показано, что свойства двухкомпонентного расплава нитроэфиров отличаются от свойств идеального раствора.
Ключевые слова: тетранитрат эритрита, гексанитрат сорбитола, диаграмма плавкости.
MELTING DIAGRAM OF SYSTEM ERYTHRITOL TETRANITRATE-SORBITOL HEXANITRATE
Davidenko A.S., Topchiy M.A.*, Gribanov P.S.*, Asachenko A.S.*, Pleshakov D.V
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, 125047 Moscow, Miusskaya sq., 9, Russia
*A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, RAS, 119991 Moscow, Leninskiy prospect, 29, Russia
In this work was obtained melting diagram of system erythritol tetranitrate-sorbitol hexanitrate. It was found composition (erythritol tetranitrate 39.7 wt.% - sorbitol hexanitrate 60.3 %) and melting temperature (36.4 °C) of eutectic. It was shown, that properties of two-component melt nitroesters differ from ideal solution.
Keywords: erythritol tetranitrate. sorbitol hexanitrate, melting diagram.
Тетранитрату эритрита (ETN) и гексанитрату сорбитола (SHN) посвящено большое количество публикаций. Информацию о получении, свойствах ETN и SHN, и о энергетических материалах на их основе можно найти в справочниках, статьях и большом количестве патентов. Некоторые из них приведены в литературном обзоре [1-10]. Однако, в литературе отсутствуют данные о диаграмме плавкости системы ETN- SHN. Построение такой диаграммы является целью настоящей работы.
ETN и SHN был синтезирован А.Ф. Асаченко, П.С. Грибановым и М.А. Топчий.
Диаграмма плавкости системы ETN-SHN была построена с помощью дифференциального сканирующего калориметра фирмы "Mettler" DSC 822e/500. Измерения проводили в потоке азота с расходом 50 мл/мин. Образцы завальцовывали в алюминиевые кюветы емкостью 40 мкл. Калибровку калориметра проводили по стандартным образцам чистых металлов (Zn и In).
На рис. 1 показаны типичные термограммы бинарных систем. В случае избытка SHN (кривая 1) на термограмме можно выделить эндотермический
пик соответствующий плавлению избыточного компонента. В случае избытка ЕТК (кривая 2) на термограмме можно выделить эндотермические пики соответствующие плавлению эвтектики и избыточного компонента.
Диаграмма плавкости представлена на рис. 2. Эвтектика содержит 39,7 мас.% тетранитрата эритрита и 60,3 % гексанитрата сорбитола. Температура плавления эвтектики составляет 36,4
°С.
Оценка состава и температуры плавления эвтектики с помощью уравнения Шредера[11] показывает, что эвтектика содержит 31,3 мас.% тетранитрата эритрита и 68,7 % гексанитрата сорбитола. Температура плавления эвтектики в этом случае составляет 42,5 °С. Таким образом, свойства расплава ЕТЫ^НЫ отличаются от свойств идеального раствора.
Aexo
1 \ Í
2 Л f
-100 ' -80 -60 -40 -20 20 40 60 ) °C
Lab: METTLER STAR1 SW 8.10
Рис. 1. Термограммы системы ETN-SHN, полученные с
помощью дифференциального сканирующего калориметра. Концентрация ETN: 30,6 (1), 69,1 (2) мас.%. Скорость нагревания: 10 град./мин.
ETN(mhC.%)
Рис. 2. Диаграмма плавкости системы ETN-SHN.
Литература
1. Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам. — Т. 2. — М.: Военная артиллерийская инженерная академия им. Ф.Э. Дзержинского, 1961.
2. Urbansky T. Chemistry and technology of explosives. — V. 2. — Pergamon Press Book, 1965.
3. Qi-Long Yan, Kunzel M., Zeman S., Svoboda R., Bartoskova M. The effect of molecular structure on thermal stability, decomposition kinetics and reaction models of nitric esters // Thermochimica Acta. — 2013. — V. 566. — P. 137.
4. Kunzel M., Nemec O., Matyas R. Erythritol tetranitrate as a sensitizer in ammonium nitratebased explosives // Central European Journal of Energetic Materials. — 2013. — V.10. — № 3.— P. 351.
5. Kunzel M., Qi-Long Yan, Selesovsky J, Zeman S, Matyas R. Thermal behavior and decomposition kinetics of ETN and its mixtures with PETN and RDX // J. Therm. Anal. Calorim. — 2014. — V. 115. — P. 289.
6. Manner V., Tappan B., Scott B.,. Preston D., Brown G. Crystal structure, packing analysis, and structural-sensitivity correlations of erythritol tetranitrate // Cryst. Growth Des.— 2014. — V. 14. — P. 6154.
7. Zeman S, Qi-Long Yan, Kunzel M. The correlations amongdetonation velocity, heat of combustion, thermal stability and decomposition kinetics of nitric esters // Proc. 2013 International autumn seminar on propellants, explosives and pyrotechnics. — Chengdu, Sichuan Province, China, 2013. — P. 273.
8. Bergeim R.H. Nitrated sorbitol // Патент US 1751438 A. 1930.
9. Teeple O. J. Process of producing propellant powder // Патент US 1924465 A. 1933.
10. Griffith G.L. Process for continuous automated vibrational drying of explosives and appruaratus // Патент US 3456357 A. 1969.
11. Карапетянц М.Х. Химическая термодинамика. — М.: Химия, 1975.
