CC BY
84
меньше, чем для смесей НМХ/АШз и НМХ/А1 и ее ее достаточно для окисления алюминия. Различие в энергии взрывного превращения и является основной разницей между взрывоопасными перксидами и типичными взрывчатыми веществами, такими как октоген. А изменение состояния алюминия в процессе взрывного превращения может служить индикатором термодинамического вклада энергетических материалов. Из всего выше изложенного можно сделать вывод, что химические реакции, истекающие при взрыве смесей содержащих пероксид бензоила и различные формы алюминия, очень сильно отличаются от тех, что протекают при взрыве смесей окгогена с алюминием или оксидом алюминия.
Выводы. В данной работе было показано, что изменение состояния алюминия и гидрида алюминии в результате взрывного превращения может служить индикатором термодинамического вклада энергетических материалов. Также было показано, что поведение алюминия и гидрида алюминия при взрыве различно. В результате работе был сделан вывод, что основная разница между взрывоопасными органическими пероксидами и типичными ВВ заключается в химических реакциях, протекающих при взрыве.
Также в ходе данной работы были синтезированы 2 новые модификации оксида алюминия: с тетрагональной и гексагональной ячейками, в отличает от работы [1], где образовалась лишь одна форма оксида алюминия: с тетрагональной ячейкой.
Библиографические ссылки
1. Synthesis of iron aluminates and new modification of alumina at impact of explosive/ Apolenis A.V. jets/]: //Central European Journal of Energetic Materials, 2008. V. 5 (3-4). PP. 37-44.
2. Arinina S. V., Kozak G. D. Comparison of explosion parameters of peroxides and of Nitrocompounds // Proc. of the 8th seminar New tends of research in energetic materials/ Univ. Pardubice, CSR. Pardubice, 2005. PP. 422-430.
3. Explosion hazard of some organic peroxides/Kozak G.D. [ ets/j; // Proc. of the 6lil seminar New trends of research in energetic materials/Univ. Pardubice. CSR. Pardubice, 2005. PP. 173-181.
УДК 662.215.4
Д. В. Коковихин. К. В. Омелюхина, А. В.Дубовик
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ПОКАЗАТЕЛИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К УДАРУ ПЕРХЛОРАТА АММОНИЯ И ЕГО СМЕСЕЙ С А1И А12Оз
The method of critical energies (CE) were used for detection sensitivity to impact of solid binary compositions on the basis of ammonium perchorate (AP), including sensitivity one. In this work were used ultrafine powder of AP (d=2-20 micron), aluminium of mark PAP-2 (d=0,2 - 5
micron) and powdery aluminium oxide (corundum). Besides, experiment with composition containing nanoaluminium and nano-AP were carry out. AH tests were put on drop-weight machine K-44-2 with type 2 devices (with paper labels on rollers diameter 10 mm). AP and compositions on its basis were tested in the form of pressed (300 МПа) tablets.
Методом критических энергий (КЭ) определена чувствительность к удару твердых бинарных композиций на основе ПХА. включая чувствительность самого ПХА. В работе использовались УДП с d=2-20 мкм, алюминий марки ПАП-2 с d“0,2-5 мкм и порошкообразный оксид ашомшшя (корунд). Кроме того, выполнены испытания семей содержащих наноалюминий и наноперхлорат аммония. Все опыты ставились на копре К-44-2 с приборами типа 2 (с бумажными наклейками на ролики 0 10 мм). ПХА и составы на его основе испытывались в виде спрессованных (300 МПа) таблеток.
Интерес к смеси перхлората аммония с алюминием закономерен, поскольку эта смесь является составной частью многих взрывчатых составов и смесевых твердых ракетных топлив.
Методом критических энергий (КЭ) определена чувствительность к удару твердых бинарных композиций на основе перхлората аммония (ПХА), включая чувствительность самого ПХА. В работе использовался ультрадис-персный порошок (УДП) с d=2-20 мкм, алюминий марки ПАП-2 с d=0,2-5 мкм и порошкообразный оксид алюминия (корунд). Кроме того, выполнены испытания семей содержащих наноалюминий и наноперхлорат аммония.
Все опыты ставились на копре К-44-2 с грузом 10 кг. ПХА и составы на его основе испытывались в виде спрессованных (300 МПа) таблеток. Заряд вещества помещался в модернизированный прибор типа 2 по классификации НА. Холево. Поскольку прибор №2 подразумевает свободное истечение вещества, в работе применялись муфты из кальки. Это легко рвущийся материал, не мешающий истечению вещества из-под роликов, но такая муфта позволяет изготовить прессованную таблетку, не давая веществу высыпаться. После прессования по заряду производился удар свободиопадающим грузом.
Н, СМ
Рис. I. Кривая частостей взрывов зарядов УДП толщиной Ь=0,2 мм.
Измерение критических параметров инициирования проводилось двумя методами: Н0(Е0), Н5о(Е5о), НшШюо) методом частостей взрывов, а
ДЛЯ Н50 дополнительно Брюсетонской процедурой. В методе частостей взрывов сначала находятся кривые частостей взрывов для зарядов разной толщины. На рис.1 представлена кривая частости взрывов для заряда УДП толщиной 1т=0,2 мм.
По кривым частостей взрывов для разных толщин зарядов находят 50-процентные значения энергий удара Ет (масса груза постоянна), при которых фиксируется 50% взрывов в серии из 1.5-25 опытов. Так из рис.1 следует, что для заряда толщиной 1г=0,2 мм высота падения груза, при которой взрывается 50% зарядов составляет Н5о=33,5 см. По этим данным строят зависимость Его(115о) (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость Н5() от толщины заряда чистого УДП.
0,3 0,6
И, мм
Рис.3. Кривая зависимости Н50 от тол шины заряда смеси ПХА/АІ в составе 72/28.
Она имеет характерный минимум в точке 1і5о=1ііф. Толщине заряда Ькр соответствует критическая энергия удара Екр.Первым составом для исследований был взят чистый ультрадисперсний перхлорат аммония (УДП ё=2-20мкм), В результате проведенных экспериментов показано, что минимум
кривой Н59(Ь) находится при значении критической толщины заряда 11кр=0,48 мм и высоте падения груза 11 см (рис. 2). Следующим составом для изучения была выбрана композиция на основе УДП содержащая 28масс.% алюминия марки ПАП-2. Зависимости частости взрывов от энергии удара для смеси 72/28 представляют интерес, т.к. при таком соотношении для смеси соблюдается нулевой, кислородный баланс:
6КИ4СЮ4 + 10А1 = 5А1203 + 3^2 + 9НЮ + бНСШа рис. 3 приведена диаграмма зависимости высоты падения груза, при которой реализуется 50-процентная частость взрывов, от высоты зарядов Ь. Хорошо видно, что характерный минимум находится при значении критической толщины заряда ЬкР - 0,48 мм и высоте падения груза 12 см. Таким образом, добавление ПАП-2 не увеличивает чувствительность к удару УДП.
Получена аналогичная кривая для эквимолярного состава ПХА и алюминия, что соответствует составу 80/20 масс. %. Опыты дали следующие результаты: критическая толщина заряда Ь*р = 0,50 мм и минимальная высота, падения груза 11 см.
Смесь ПХА с оксидом алюминия в соотношении 80/20 бралась для того, чтобы посмотреть, насколько влияние инертного компонента на чувствительность отлично от влияния алюминия. Для сравнения все вышеописанные кривые приведены на одном графике (рис. 4).
Рис. 4. Кривые зависимости Н5» от толщины заряда для смесей на основе УДП: 1-УДП; 2-УДП/ПАП2 (72/28); 3-УДП/ПАП2 (80/20); 4-УДП/А1,0,. (Пояснения в тексте)
Хорошо видно, что для всех композиций состоящих из компонент ультра размеров кривые совпадают в пределах погрешности измерений. Это противоречит утверждению [1] о том, что введение твердых частиц повышает чувствительность к механическим воздействиям
Следующим этапом работы стала необходимость узнать, как влияет размер частиц компонентов смеси на чувствительность к механическим воздействиям. В работе [2] было отмечено увеличение чувствительности композиций, содержащих алюминий, с уменьшением размеров последнего. Од-
нако в [2] использовался метод разрушающейся оболочки, что нельзя считать испытанием на удар, в связи со значительным различием во времени механического воздействия при разрушении оболочки и при ударе.
Исследовались следующие составы. Первый - состав на основе УДП содержащий наноалюминий (нА1; <1=100нм) в соотношении 72/28 масс.%. Второй - смесь наноразмерного ПХА и наноалюминия. На рисунке 5 приведены кривые Н,о(Ь) для смесей ПХА с А1.
Рис. 5. Кривые зависимости Н5,> от толщины заряда для смесей УДП/А1 (72/28): 1-УДП/ПАП2 (1); 2-УДП/нА! (2); 3-иПХА/иА1 (3). (Пояснения в тексте)
Первый факт, обращающий на себя внимание, это то, что у составов содержащих нано-компоненты значительно увеличивается критическая толщина слоя с Ькр=0,48 мм до 0,8-0,9 мм. Кривая для смеси: УДП/нА1 на начальных этапах идет вблизи аналогичной кривой для композиции УДП/ПАП2, лишь немного опускаясь относительно последней. В районе критической толщины 1гкр—0.48 мм для смеси УДП/ПАП2 кривая (2) в точности совпадает с (1) и наблюдается точка перегиба. Можно высказать предположение, что до 11=0,48 мм, на ход кривой в основном оказывает влияние реакция между УДП и немногочисленными крупные частицами алюминия диаметром до 1 мкм. После точки перегиба (Ь=0,48 мм; Н;о=13 см) кривая вновь начинает' опускаться вплоть до значений порядка Н5о=7,3 см. При этом реализуется 11^=0,90 мм. Таким образом, можно констатировать факт, что уменьшение размеров алюминия увеличило чувствительность смеси к удару. Изменение энергии, необходимой для инициирования взрыва, составило порядка 6 Дж/см .
В значительной мере необычным оказался результат испытаний на чувствительность смеси наноперхлората аммония и наноалюминия (рис. 4, кривая 3). Кривая 3 лежит выше остальных в интервале И от 0,2 до 0,55 мм. Лишь в минимуме (11Кр=0(85 мм) И5о составила 11,7 см. что в пределах погрешности измерений соответствует минимуму кривой (1). Расчета
плотностей показали, что данная смесь прессуется значительно лучше смесей на основе УДП. Согласно [3.4] инициирование взрыва происходит при разрушении заряда. Предполагая, что увеличение плотности ведет к увеличению прочности заряда на разрушение, то это и может быть одной из при-
чин уменьшения чувствительности. Грузу необходима большая энергия, чтобы разрушить более прочный заряд.
Второй немаловажный факт - это отсутствие в составе смеси крупных, твердых тугоплавких частиц, которые могли бы инициировать взрыв по фрикционному механизму.
Установлено что чувствительность к удару смеси из ультрадиспсрс-ных компонентов находится на уровне чувствительности чистого УДП. Ультрадисперсный алюминий не увеличивает и не уменьшает чувствительность смеси к удару. Смесь, содержащая наноалюминий, более чувствительна к удару. В горячей точке наноалюминий успевает вступить в реакцию с перхлоратом аммония и дает дополнительное тепло для инициирования основной массы заряда.
Для смеси наноперхлората с наноалюминием энергия необходимая для инициирования взрыва осталась на уровне ультрасмеси, но критическая толщина Ькр увеличилась почти в два раза. Можно говорить об улучшении условий распространения взрыва. Опасность обращения с веществом характеризуется вероятностью инициирования взрыва и возможностью его распространения. Поэтому можно утверждать, что опасность обращения с этой смесью более высокая.
Библиографические ссылки
1.F.P.Bowden and A.D. Yoffe. Fast Reactions in Solids. London: Butter. Sci. Publ., 1958.
2.Teselkin A.V. Mechanical Sensitivity of Metallized Explosive Nanocomposites// Enegetic Materials Performance and Safety: 32nd International Pyrotechnics Seminar Karlsruhe Federal Repablic of Germany. Karlsruhe, 2005. No. 32. PP. 81-92.
3.Афанасьев Г.Т., Боболев B.K. Инициирование твердых взрывчатых веществ ударом./М.: Наука, 1968. 174 с.
4.Дубовик А.В. Влияние прочности зарядов на результаты испытаний твёрдых ВВ на чувствительность к удару. ///Вопросы надёжности и безопасности технологических процессов: сб.статей [под ред. Акинина Н.И., Козака Г.Д.]/ РХ'ГУ им. Менделеева. М.: Изд-во РХТУ им. Менделеева, 2006. С. 88-106.
УДК 536.7:(541.64+678.5.049)
10. Н. Кравченко. Д. В. Плешаков, И. Н. Кондакова, Ю. М. Лотменцев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ НИТРОГЛИЦЕРИНА С ПОЛИЭФИРУРЕТАНОВЫМИ КАУЧУКАМИ
Thermodynamic compatibility of nitroglycerine with polyurethanes was investigated by means of an interference micromethod. .It is shown, that polyurethane synthesized on the basis of a polyester, M-butanediol and 2,4-toIuylenednsocyanate completely dissolves in nitroglycerine in a range of temperatures 20 - 80 °C. At full or partial replacement of a polyester by polyether or non-
