CC BY
215
УДК 547.822
Р. З. Гильманов, И. Ф. Фаляхов, Т. Б. Гильманова,
Ф. Г. Хайрутдинов
НОВЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ИНИЦИИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Ключевые слова: инициирующие взрывчатые вещества, экология, 2,4-динитрофенилдиазоний.
Исследованиями физико-химических и взрывчатых свойств диазосоединений ароматического ряда показано, что в качестве экологически безопасных инициирующих веществ практический интерес для отрасли, производящей средства инициирования являются полинитропроизводные этого ряда.
Keywords:the initiating explosives, the environment, 2,4-dinitrofenildiazony.
The investigations of physic-chemical and explosive properties of aromatic diazo compounds is shown that as a ecologically safe initiating explosive substances ofpractical interest for the industry, which produces the means of initiation are derived polinitro connection this series.
В различных областях деятельности человека - транспорте, сельском хозяйстве, химическом производстве, добыче драгоценных металлов и др. -широко используются химические реагенты, содержащие в своем составе такие тяжелые металлы, как ртуть, свинец, кадмий, таллий и т.п. Их соединения обладают высокой токсичностью и могут оказывать весьма пагубное влияние на человека и природу. Многие из этих соединений обладают способностью аккумулироваться в растениях и животных. Поэтому при переработке сельскохозяйственного сырья эти ядовитые вещества по пищевым цепям могут попасть в организм человека.
Задача исключения или сокращения применения соединений подобного типа представляет крайне важную проблему производственной деятельности человека, что инициирует интерес, а отсюда и громадное число исследований в этой области [1].
Одной из областей широкого использования соединений тяжелых металлов является область взрывных работ и эксплуатации стрелкового и артиллерийского оружия. Во всех этих областях возбуждающими взрыв или горение пороха являются соответствующие средства воспламенения или детонации, в составе которых неизбежно применяются соли свинца или ртути. Это так называемые инициирующие взрывчатые вещества (ИВВ). Масштабы применения изделий с ИВВ огромны. Добыча нефти, газа, горнорудные работы, прокладка дорог, строительство, спортивная стрельба, промысловая и любительская охота - это далеко не все области применения порохов и взрывчатых веществ. Для производства каждого выстрела или взрыва используется изделие в виде средства инициирования, содержащего соли свинца или ртути.
Ртуть, свинец, кадмий после взрыва и выстрела никуда не исчезают, а попадают в почву, водоемы, на растительность. Они накапливаются и с каждым годом увеличивают зараженность окружающей среды. Еще более драматичным является экологическое положение в местах производства инициирующих ВВ, особенно ртуть, свинец и кадмийсодержащих. Как бы ни оберегали окружающую среду от ртути, последняя является всепроникаю-
щим веществом и со временем происходит мерку-рирование всего, что соприкасается с таким производством.
В связи со сказанным, проблема создания новых инициирующих ВВ и их производств, обладающих меньшим отрицательным экологическим воздействием на природу и окружающую среду, является сегодня крайне актуальной.
Проанализировав состояние и арсенал используемых инициирующих веществ, наше внимание привлек класс диазосоединений, и в частности, диазоперхлоратов ароматического ряда.
Еще в 1911 г. Герц высказал предположение о возможности применения в качестве ИВВ несодержащих тяжелых металлов соединений - перхлоратов о- и п-нитрофенилдиазония. Он также отметил дешевизну получения таких соединений и безопасность производства в санитарном отношении [2]. Было весьма заманчивым использовать диазоперхлораты в качестве замены инициирующих веществ, содержащих тяжелые металлы. Во-первых, для синтеза таких соединений существует широкая сырьевая база. Во-вторых, при взрывчатом разложении таких веществ в окружающую среду выделяются обычные газообразные продукты СО2, СО, Ы02, Н2, N2 количество которых с учетом всех возможных областей использования несоизмеримо мало по сравнению с количеством таких газов, выбрасываемых заводами нефтехимии и органического синтеза.
Однако в более поздних исследованиях Штеттбахер, изучая чувствительность диазоперхлоратов к механическим и другим видам импульса, отмечает, что они являются весьма чувствительными соединениями и не смогут найти практического применения в средствах инициирования [3]. Следует отметить, что чувствительность инициирующих веществ является критерием их безопасности, а следовательно, и применения. В реальных условиях производства инициирующие вещества и изделия, снаряженные ими, подвергаются различным механически воздействиям (пересыпание, тряска, толчки, удары) и поэтому для них существуют определенные пределы безопасности, мерилом которых является чувствительность к механическим воздействиям [4]. Чувствительность к механическим воздейст-
виям для всех типов взрывчатых веществ строго регламентирована и определяется согласно существующим в отрасли ГОСТов.
Задачей настоящего исследования являлось изучение зависимости чувствительности диазоперхлоратов от их химического строении с целью оцени возможности их практического использования вместо инициирующих веществ на основе тяжелых металлов.
Для этой цели синтезированы соединения, описанные Герцем и Штеттбахером, и также ряд новых веществ, содержащих несколько функциональных групп (галоген, нитрогруппа). Количество функциональных групп колебалось от единицы до трех. Все синтезированные соединения были испытаны на чувствительность к механическим воздействиям согласно действующим ГОСТам и выявлена следующая закономерность: по мере накопления в молекуле диазоперхлоратов электроноакцепторных нитрогрупп или атомов галогенов (двух или трех), чувствительность таких соединений уменьшается и становится равной чувствительности применяемых штатных ИВВ - гремучей ртути, азида свинца и тринитрорезорцината свинца. То есть условием применимости диазопрехлоратов в качестве ИВВ, заменяющих известные, содержащие тяжелые металлы, является наличие в ароматическом ядре не менее двух нитрогрупп.
Из всех синтезированных соединений этого ряда низкочувствительным к многочисленным воздействиям оказался перхлорат 2,4-динитро-
фенилдиазония. Он прошел расширенные испытания как компонент средств инициирования и показал отличные результаты, позволяющие уже сейчас рекомендовать его для использования в тех изделиях, где применяется гремучая ртуть. Данный продукт был запатентован нами как новое ИВВ с малой чувствительностью к механическим воздействиям [5]. В настоящее время осуществляется внедрение
перхлората 2,4-динитрофенилдиазония на одном из заводов отрасли ИВ. В связи с этим возникла необходимость оценки действия диазоперхлоратов нит-рофенилдиазония на живые организмы, а отсюда и вопросы, связанные с их биологической активностью и, в первую очередь, их токсичностью.
Острая токсичность перхлората 2,4-динитрофенилдиазония была определена на белых беспородных мышах обоего пола массой 22-24 грамма при однократном пероральном введении при помощи зонда. Наблюдения за интактными животными велось в течении пяти суток с последующим вычислением ЛД50 и ее доверительных границ по известному методу [6]. Как показали результаты исследований, ЛД^ составляет 400 мг/кг. Соединение по величине ЛД50 относится к умеренно опасным соединениям (3-ий класс опасности) согласно классификации токсичности веществ по степени воздействия на организм при введении в желудок
[7].
Таким образом, предложенное направление производства и применения в средствах инициирования диазоперхлоратов нитрофенилдиазония может иметь перспективу в решении экологических проблем отрасли производства инициирующих веществ.
Литература
1. Валеев Р.Ш., Шайхиев И.Г. Вестник КТУ, №6, 15 (2012).
2. Pat Germ. 258699 (1911)
3. Stettbacher A., Z. Schiess. U Spr. 11, 147(1916)
4. А.Н.Анисимов, Л.Х.Бадретдинова, В.Я.Базотов,
Р.З.Гильманов. Вестник КТУ, №6, 15 (2012).
5. Пат. РФ 2080320 (1997)
6. М. Беленький, Элементы количественной оценки фармакологического эффекта Л., 1963. 152 с.
7. Н.Ф. Измеров, И.В. Саноцкий, К.К. Сидоров, Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии. М., Медицина, 1997. С. 195-197.
© Р. З. Гильманов - д-р хим. наук, проф. каф. химия и технологии органических соединении азота КНИТУ, r-z-igilmanov@rambler.ru,; И. Ф. Фаляхов - док. хим. наук, профессор той же кафедры; Т. Б. Гильманова - асс. той же кафедры; Ф. Г. Хайрутдинов - канд. хим. наук, доцент той же кафедры.
