А. Д,. Николаева, Ю. П. Матюшин, В.И. Пепекин, В. С. Cмелов, 

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ СВОЙСТВ 3-МЕТИЛ-4-НИТРОФУРОКСАНА

Впервые З-метил-4-нитрофуроксан (МНФ) получен при взаимодействии ацетона с конц. HNO3 [1—3]. Позднее МНФ был выделен из продуктов реакции пропилена с азотистым ангидридом . Необходимо отметить, что указанные способы не могут быть рекомендованы для получения МНФ в достаточных количествах. Способ, предложенный в [1—3], многостадиен, выход продукта резко колеблется от опыта к опыту. В условиях, описанных в [4], МНФ получается в качестве побочного продукта, н выход его не превышает 5%.

Нами разработан простой н безопасный метод получения МНФ, заключающийся в том, что на раствор метакриловой кислоты в дихлорэтане при температуре 50° действуют смесью нитрита натрия с серной кислотой (азотистым ангидридом в момент выделения). МНФ с выходом 24% может быть также получен из ацетона, нитроацетона и нитропропилена при обработке последних смесью тетраокиси азота с азотной кислотой. Поскольку взрывчатые свойства соединений, содержащих фуроксановый цикл, практически не изучены, в данной работа мы экспериментально определили энергетические и взрывчатые характеристики МНФ.

Исходя из уравнения реакции сгорания МНФ в кислороде калориметрической бомбы

С₃Н₃О4N3(тв) + 1,75О2 = ЗСО₂ + 1,5Н₂О(ж) + l,5N₂

найдена теплота сгорания этого соединения dH= — 408,7 ± 0,2 ккал/М. Энтальпия образования МНФ вычислена из о термохимического уравнения и равна dM = 24,1± 0,2 ккал/М.

МНФ представляет собой белое кристаллическое вещество с т. ил. 67—68°. Плотность монокристаллов этого соединения р = 1,66 г/см³. МНФ хорошо прессуется, при удельных давлениях прессования 1000 и 5000 кГ/см2 легко достигаются плотности 1,60 и 1,64 г/си³ соответственно. При плотностях зарядов 0,64 и 1,64 г/см⁵ нами экспериментально определены теплоты взрывчатого разложения МНФ, равные 1180 и 1330 ккал/кг соответственно. Для зарядов с плотностью 1,64 г/см³ во взрывной калориметрической бомбе экспериментально определен состав продуктов взрыва и получено уравнение реакции взрывчатого разложения МНФ

C3H₃O₄N₃ -->1,3Н₂О + 0,2СО₂ + 2.3СО + 0,2Н₂ + 0,5С + 1,5N₂

Экспериментально измерена скорость детонации МНФ при плотности заряда 1,60 г/см^ъ, D = 7450 м/сек.

МНФ обладает высокой термостойкостью, может быть перекристаллизован из горячей воды и перегнан с водяным паром. Расплав чистого МНФ совершенно бесцветный и прозрачный. Со многими взрывчатыми веществами он образует эвтектики, хорошо желатинирует нитроцеллюлозу и другие полимеры.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Синтез 3-метил-4 нитрофуроксана. К смеси 150 мл 60%-ной HsSО4 и раствора 43 г метакриловой кислоты в 500 мл дихлорэтана медленно добавляли 120 г нитрита натрия прн 50° н выдерживали при этой температуре 30 мин. После окончания выдержки дихлорэтановый слой отделяли н удаляли дихлорэтан в вакууме. Сырой МНФ промывали 3 -ным раствором Nа₂СО3 при 35° до полного обесцвечивания раствора, после чего кристаллы отжимали, промывали водой, сушыли и перекристалли овывали из 60%-ного этанола. Найдено: С 24,96; Н 2,04; N 29,00%; мол. в. 137 (в бензоле). C₃H₃N₃О4 Вычислено: С 24,84; Н 2,06; N 28.9696% мол. в. 145. ИК-спектр (v, см-¹): 1630 (C=N), 1360 (N--»O), ИЗО, 1060, 830

Термохимический эксперимент. Определение теплот сгорания МНФ проводили на калориметрической установке с тепловым эквивалентом 341,1 ± 0,2 кал/усл.градус (1 усл. градус = 0,666*С). Навески МНФ для сжигания прессовали в виде таблеток диаметром 8 ли. Поджигание осуществляли нагретой медной проволокой. Данные по определению теплоты сгорания МНФ даны в таблице. В таблице приняты следующие обозначения: т — вес вещества; Qобщ — общее тепловыделение в калориметре; q HNO3 b q пр — поправки на образование азотной кислоты и сгорание медной проволоки; dU — теплота сгорания МНФ в условиях бомбы.

Теплота сгорания МНФ

Теплота сгорания в условиях опытов dU_B = — 410,9 ± 0,2 ккал/М. После введения поправки Уоптбериа (0,6 ккал) и поправки па работу расширения газов (dnRT = = 4,6 ккал) была вычислена стандартная теплота сгорания (dН_СГ*).

Определение теплот взрыва МНФ проводили на взрывной калориметрической установке с бомбой объемом 1 л [5]. Для опытов брали заряды МНФ диаметром 10 мм, помещенные в латунную оболочку с толщиной стенок 5 мм. Вес зарядов МНФ 10— 12 г. Тепловое значение калориметрической установки определено равным 10860 ^Ь ± 20 кал/градус по теплоте сгорания бензойной кислоты.

Измерение скорости детонации проводили при помощи СФР на зарядах диаметром 10 мм.

Выводы

1.  Предложен простой и безопасный метод синтеза З-метил-4-нитрофуроксана.

2.  Экспериментально определены термохимические (теплота сгорания, энтальпия образования) и детонационные (теплота взрыва, скорость детонации, плотность монокристалла) характеристики этого соединения.

Институт химической физики                                                         Поступило

Академии наук СССГ                                                                 20.V.1971

ЛИТЕРАТУРА

1.  R. Behrend, J. Schmitdt, Ann. cliirnie 271, 317 (1893).

2.  R. Behrend, H. Tryller, Ann. chimie 283, 222 (1894).

3.  R. Behrend. C. Scnife, 3. Chem. Sot. 309, 242 (1899).

4.  JV. Levy, C. Scaife, 3. Chem. Soc. 1946, 1100.

5.  Ю. А. Лебедев, Г. Г. Липанип, В. И. Пепекин и А. Я. Апип, Сб. Взрывное дело, Госгортехиздат, 1963, 52/9, стр. 81.

Назад на Пиротек - пиротехника и взрывчатые вещества, взрывы и петарды

разлочка iphone 4 обзоры