ТЭН(пентрит, пентаэритротетранитрат)
Производство. В качестве сырья используется пентаэритрит с температурой плавления не ниже 240° С, а азотная кислота концентрацией не ниже 86%. С повышением концентрации выход увеличивается.
C(CH2OH)4+4HNO3 => C(CH2ONO2)4+4H2O
В сосуд наливают 3 кг. азотной кислоты (оптимальная конц. 93-96%) и постепенно добавляют 600 г. пентаэритрита, так, чтобы температура не подымалась выше 20° С. После засыпки всего количества дается выдержка 30 мин., все время помешивая. Происходит образование ТЭНа, который выпадает в осадок из отработанной кислоты. Смесь перебрасывается на воронку, отжимается от кислоты, промывается водой, затем окончательно промывают, т.е. к 1% р-ру соды нагретой до 90° С прибавляют постепенно ТЭН (происходит вспенивание - выделяется СО2). Сырой ТЭН имеет 0,5% кислоты, поэтому его подвергает перекристаллизации из ацетона. Для этого его растворяют в ацетоне, для нейтрализации добавляют углекислый аммоний и некоторое время кипятят р-р. Далее ТЭН осаждают либо охлаждением, либо разбавлением водой. После отжимки ТЭН промывают спиртом для удаления остаточного ацетона, 3 раза. Отжатый ТЭН содержит 15-20% спирта, его сушат при температуре 40-45° С в течение 12 часов, просеивают и хранят в полотняных мешках. Если ТЭН начал разлагаться, то появляются окислы азота и повышается температура. Опасной является также и операция разбавления нитромассы водой, при которой выделяется значительное количество окислов азота, которые при повышенной температуре могут вызвать разложение ТЭНа и его воспламенение. При сушке ТЭНа и его укупорке всё, в том числе и Вы, должны быть заземлены, т. е. снять все статическое электричество, т.к. ТЭН хорошо электризуется. ТЭН - вещество нейтральное - на металлы не действует. Детонирует от 1 мг. азида свинца.
Еще одна рецептура. 100 г. пентаэритрита при хорошем охлаждении (температура не должна подниматься выше 25° С) и перемешивании вносят в 400 см3 азотной кислоты (уд.в.1,51). При меньшем избытке азотной кислоты или при более слабой концентрации (менее уд.в.1.48) происходит окисление пентаэритрита. Перемешиваем не более 0,5 часа, часть ТЭНа выпадает, приливаем еще 400 мл серной кислоты концентрированной, и выпадает весь
Это мощное бризантное взрывчатое вещество, ненамного превосходит гексоген. Представляет собой белый порошок кристаллического характера, уд.в.1,7, температура плавления 140° С, с разложением, температура вспышки 215° С, растворим в ацетоне, не растворим в воде. Более чувствителен к удару, чем гексоген, скорость детонации 8400 м/сек. ТЭН более стоек в химическом отношении, лучше храниться, чем гексоген. В США ТЭН смешивают с расплавленным тротилом и в таком виде используют вод названием "пентолит". Чистый ТЭН мало чувствителен к трению, но хорошо чувствителен к удару. ТЭНовые капсюли-детонаторы обладают значительно большей инициирующей способностью чем гремучертутные и азидотетриловые. Вследствие высокой чувствительности, в чистом виде для снаряжения боеприпасов не применяется.
Получение:
Таблетки эринита растирают в порошок, заливают это ацетоном (на 100 таб. 150 мл.
ацетона), тщательно перемешивают, фильтруют, маточный раствор разбавляют
водой (150 мл. ацетона разбавляешь 1 литром водой (!)дистиллированной). Получится - на дне осядет ТЭН, а на верху будет плавать стеариновая к-та (на парафин похожа).
Отделить его (ТЭН) ума много не надо. Высушивают при 40 град.
ТЭН по бризантности сходен с гексогеном, более
чувствителен к удару, к трению малочувствителен, при поджигании не горит или слабо горит, но зашибись
детонирует от пробоя искрой. При хранении больших количеств возможно его разложение - выделяется окись
азота, что может повлечь повышение температуры и
в следствии взрыв.
В основном ТЭН используют в детонаторах. ТЭНовые капсюли в заднице оставляют
гремуче-ртутные и азидо-тетриловые капсюли.
P.S. !!! При сушке больших количеств заземляй все что можно, т.е. снимай
все статическое электричество, т.к. сухой при перемешивании или пересыпке он
хорошо электризуется, не дай бог искорка и пиши-пропало !!!
ТЭН- В 5 вес частей 96-99% азотной кислоты при интенсивном перемешивании медленно вводят 1вес часть пентаэритрита поддерживая температуру массы в 18-20°0С. Продолжительность выделения пентаэритрина определяется температуры нитромассы которая не должна превышать 20°С. По окончании введения пентаэритрита дают 5мин выдержку при 20°С, затем нитромассу выливают в 5-10-ти кратное количество воды при перемешивании. Выпавшие кристаллы тэна отфильтровываются и многократно промываются в холодной воде до нейтральной реакции. Полученный ТЭН требует обязательной стабилизации. ТЭН тщательно отжатый от промывной воды растворяют в 4вес частях ацетона кипящего с обратным холодильником. К полученному раствору добавляют 0.05-0,08 вес.ч. углекислого аммония, после этого раствор фильтруют, фильтрат медленно охлаждают и отделяют выпавшие кристаллы тэна от маточника. Маточник затем разбавляют водой, при этом выпадает тэн в виде мелких кристаллов, последние отжимают так же, как и кристаллы выпавшие из ацетонового раствора при его охлаждении, промывают небольшим количеством спирта и сушат При 40-50°С в течении 5-6часов.
ТЭН из азотки средней концентрации и конц. серки в одну стадию.
Короче в 4-ом томе Урбаньского на стр. 315 есть график нитрования пента в 1 стадию тройными смесями HNO3/H2SO4/H2O.
Дык вот, на этом графике есть область в которой выход пента соответствует 92 и более % и соответственно можно подобрать себе индивидуально нитрующую смесь и ее пропорции к пенту, что собсна еще года 3 назад сделали наши чешские коллеги. Используются готовые пропорции на наиболее часто встречающиеся в продаже концентрации азотки:
32,7 мл 70% HNO3 (75% избыток)
18,9 мл 96% H2SO4
10,0 g пентаэритрита
--------------------------
или
34,0 мл 65% HNO3 (66% избыток)
24,8 мл 96% H2SO4
10,0 g пентаэритрита
--------------------------
или
34,8 ml 58% HNO3 (48% избыток)
36,3 ml 96% H2SO4
10,0 g пентаэритрита
Сама технология (спасибо Дикобраззу за точный перевод):
1. При смешивании кислот нитросмесь охлаждаем для минимизации разложения азотки, перед нитрованием температура должна быть 10°С
2. При постоянном перемешивании к нитросмеси добавляем пент порциями по ~1-2 г, следующую порцию после растворения предыдущей. Нитросмесь постепенно загущается образующимся тэном.
3. Постоянно следим за температурой нитросмеси и держим ее в интервале 10-15°С, с чем связана и скорость добавления пента к нитросмеси.
4. После добавления последней порции пента мешаем нитросмесь еще около 5 мин. Смесь уже довольно густая, но перемешивается хорошо. В течение всего этого времени не должны выделяться бурые пары NOx
5. Теперь посудину со смесью ставим на водяную баню, в которой держится температура 50°С, и интенсивно перемешиваем смесь. Через 20 мин при данной температуре сульфоэфиры пронитруются, и реакция достигнет максимального выхода.
6. Более высокая температура допустима, если она не вызывает повышенного выделения NOx. В закрытой посудине могут образовываться слегка буроватые пары. Повышенное выделение NOx указывает на недостаточный контроль температуры (в том числе на предыдущей стадии), либо недостаточную чистоту реактивов. Дальнейшее повышение температуры приведет к неуправляемой реакции и
окислению образовавшегося тэна
В этом случае эффективнее смесь вообще не греть, а если к тому пойдет, то вылить смесь в холодную воду.
7. После 20 мин нагрева смесь выливаем с перемешиванием в холодную воду, далее промываем, нейтрализуем, перекристаллизовываем с ацетона.
Dr.JIN (пишу с его разрешения т.к. он человек занятой) проверил синтез (смесь с 65% азоткой). Ввиду нехватки времени сабж подогревался мин 7 а не 20, а затем был вылит в воду. Судя по виду ТЭНа он был загрязнен сульфоэфирами.
После промывки с содой, 1 часового кипячения в 1% содовом растворе и горячей перекристаллизации из ацетона был получен выход 21г, что соответствует 90.4% выходу.
Если верить чешским товарищам, то после полной стадии переэтерификации сульфоэфиров выход составляет более 22 г.
Как видно использование этих соотношений гораздо выгоднее чем гнать азотку для ТЭНа и как минимум удобнее, чем двухстадийный метод.
Vandal
Уже достаточно много и подробно написано как получить ТЭН (тетранитропентаэритрит) используя концентрированную азотную кислоту или смеси разбавленной азотки с концентрированной серной кислотой. Но не всегда и не у всех под рукой есть азотная кислота, и специально ради этого заниматься перегонкой азотки тоже как-то не особо хочется.
Я решил проверить, можно ли получить ТЭН используя для этого концентрированную серку и нитрат аммония. Было мною проделано несколько экспериментов в которых я изменял температурные условия, концентрацию кислоты, соотношения реагирующих веществ и т.п.
Оказалось, что при определённых условиях таким способом можно получить достаточно чистый ТЭН, выход меня тоже порадовал.
У этого метода также есть свои недостатки:
1) Большой расход серной кислоты
2) Необходимость постоянного контроля температуры, т.к. концентрация кислотной смеси высокая, то переход к неуправляемой реакции окисления ТЭНа происходит быстро.
3) ТЭН получается очень мелкий, что осложняет процесс фильтрования, т.к. фильтр быстро забивается, при этом также много продукта уходит в канализацию.
Итак, теперь опишу пошагово процесс, опишу достаточно подробно, т.к. у всех разный уровень опыта, и, как мне кажется, лучше сказать больше, чем недоговорить:
1) Потребуются следующие реактивы:
-серная кислота (98%) - 50-60мл
-аммиачная селитра(нитрат аммония, АС) - 60-70г (полный 50мл стаканчик гранулированной селитры)
-пентаэритрит -около 15г
Необходимо взять емкость, лучше на 0.5литра, налить в неё серную кислоту и постепенно добавить АС. При этом бодяга немного разогреется, но это не опасно, дайте гранулам раствориться, некоторое время покачивая банку(минут 10-15), теперь поставьте её в холодильник, даже если ещё не всё растворилось. Пусть там постоит около получаса.
Рис. 1 Нитрующая смесь
2) Далее нужно взять таз или небольшую кастрюлю и налить туда холодной воды, это мы будем использовать для охлаждения. Также желательно чтобы под рукой была ещё одна банка с водой, т.к., если реакция выйдет из под контроля, то бодягу придется быстро залить водой. Теперь начинаем понемногу добавлять в нитрующую смесь пентаэритрит, размешивая его при этом стеклянной палочкой, при этом бодяга станет белее и более густой. Добавляйте постепенно, постоянно следя за температурой и газовыделением. Если ёмкость на некоторое время закрыть то можно будет увидеть скапливание в банке буроватых паров, это NO2. Добавление пентаэритрита занимает около 5-7 минут.
Рис. 2 Скапливание диоксида азота в закрытой банке.
3) После того как был добавлен весь пентаэритрит, некоторое время (10-15 мин.) продолжаем перемешивание, при этом, продолжая следить за температурой и газовыделением. Это очень важная стадия синтеза, когда требуется наибольший контроль. Смесь станет очень густой и будет не очень хорошо размешиваться. Это во многом вызвано тем, что в нитрующей смеси по мимо ТЭНа много сульфата аммония. Как только вы заметите усиление газовыделения, или пожелтение смеси, или повышение температуры, то сразу же добавьте в банку воды, но не слишком много, только для того чтобы не допустить перехода к неуправляемому процессу.
На это у вас будет не так много времени(несколько секунд), если опоздаете, то либо ваш ТЭН будет загажен какой-то липкой гадостью, либо вообще ничего не получите. Если его не залить, то, я думаю, бодяга может вообще загореться. При этом будет выделяться очень много NO2, этот газ ядовитый, при длительном вдыхании или при вдыхании больших концентраций может быть отек лёгких(при взаимодействие с водой обр. азотная кислота).
Если вы нарушите технологию, то в результате вы получите сильно загрязненный продукт:
Рис.3 ‘Грязный’ ТЭН
4) Если на третьей стадии у вас всё прошло нормально, то теперь банку со слегка разбавленной реакционной массой поставим в кастрюлю с горячеё водой (40-50 С) минут на 10-15. На этой стадии, я также не рекомендую оставлять процесс без контроля. Затем выливаем содержимое банки в стеклянную кастрюлю с водой, при этом выпадает множество красивых ярко-белых кристаллов ТЭНа. Помните, что в банке у нас кислота, так что используйте такую посуду, чтобы она от взаимодействия с кислотами не испортилась.
Рис.4 Промывание ТЭНа
5) Далее ТЭН многократно промываем, нейтрализуем оставшуюся кислоту раствором соды. В качестве фильтра я использовал ткань от простыни. Из-за того что кристаллы слишком мелкие, фильтрование становится достаточно долгим, т.к. фильтр всё время забивается, а часть кристаллов всё же проходит через него.
Затем ТЭН сушим на листах бумаги, листы лучше положить на газеты, так будет лучше впитываться влага. Далее, если есть желание, можно провести дополнительную очистку ТЭНа, немного ‘поварив’ его в растворе соды и перекристаллизовав (хотя я это не делаю).
Рис.5 ТЭН
Рис. 6 Горение загрязненного тэна, чистый ТЭН горит хуже, более устойчиво горит при поджигании комков.
В результате получилось около 20-22г ТЭНа .
ДОПОЛНЕНИЕ(Инфо+ФотоБонус)
Чтобы избежать некоторых не самых приятных неожиданностей в процессе ТЭНоварения, а также при его использовании и хранении я бы хоте дать ряд рекомендаций:
1) Температура реакционной смеси сильно влияет на то, как скоро после засыпания пентаэритрита в нитрующую смесь начнётся его выгорание. Чем холоднее смесь, тем лучше.
2) Перед тем как засыпать пентаэритрит, необходимо сделать проверку качества смеси, для этого надо налить в пробирку немного смеси и добавить чуть-чуть пента, если начинают появляться мелкие белые кристаллы, значит всё нормально. Если реакции нет, и пентаэритрит не растворяется, значит, скорее всего, причиной этого является одна из следующих проблем: недостаточная кислотность смеси, в нитрующей смеси мало азотной кислоты.
3) Смеси из серка+АС+азотка(покупная 58-70%) показали себя лучше чем смеси серка+АС, так как в этом случае, как мне показалось(на замерял) затраты серной кислоты меньше и во время синтеза бодяга менее густая и легко размешивается. При использовании смеси серка+АС иногда из-за густоты смеси, после разбавления могут быть локальные неоднородности в смеси, где концентрация кислоты выше и вследствие этого происходит локальное выгорание. Вообще такое редко бывает.
4) Как известно ТЭН может электризоваться и сам по себе имеет некоторую, не такую конечно как у ИВВ, чувствительность к механическим воздействиям. Для более удобного хранения и использования из ТЭНа можно сделать пластит. Это конечно несколько снизит его мощность и потребует использования более мощного детонатора, но это уже не так важно. Я люблю делать два вида пластита: пластит-1(ТЭН+вазелин), пластит-2 (ТЭН, Al-пудра, нитрат аммония, вазелин). Достаточно детонатора около 5 гр. ТА или ГМТД.
Фотобонус (результаты использование шарика Пластит-2 с предыдущего рисунка)
Dead_Byte
Представляет собой белый кристаллический порошок. Кристаллы имеют тетрагональную форму, из-за чего ТЭН относительно плохо прессуется. Плотность монокристалла 1,77г/см3. Температура плавления 141°C с разложением. Нерастворим в воде (0,01г/100мл), растворим в ацетоне, что используют для его перекристаллизации. При наличии в ТЭНе примесей кислот
стабильность заметно понижается, повышается склонность к самопроизвольному термическому разложению с образованием окислов азота, что может повлечь за собой вспышку и даже взрыв. При продолжительном кипячении с щелочами, кислотами и водой постепенно разлагается с образованием пентаэритритдинитрата. В щелочной среде - мягкий нитрующий агент. По химической и термической стабильности превосходит многие нитроэфиры. При нагревании выше температуры плавления
интенсивно разлагается с образованием диоксида азота а затем вспыхивает. При нагревании в количестве от нескольких граммов может детонировать. Детонирует от
сильного статического разряда, поэтому при работе с большими количествами ТЭНа необходимо снимать статическое электричество. ТЭН - мощное и относительно чувствительное вторичное ВВ. Чувтвительность к удару - взрывается при падении груза массой 2кг с высоты 17см (нитрогликоль (ЭГДН) - 10см, ГМТД - 3см). К трению малочувствителен. Теплота взрыва 1400ккал/кг (5,86МДж/кг). Объем газообразных продуктов взрыва 768л/кг. Фугасность 500мл (тротил - 285мл, гексоген - 480мл, ЭГДН - 620мл). Скорость детонации при плотности 1,17г/см3 - 6110м/с, при 1,51г/см3 - 7520м/с, при 1,72г/см3 - 8350 (при этом давление детонации составляет 335Кбар). Бризантность - 16мм для заряда 25г (тротил - 16мм при заряде 50г, гексоген - 18мм при заряде 25г). ТЭН детонирует от 0,03г азида свинца или 0,05г ГМТД. Детонирует от КД№8 при содержании воды до 40%. Критический диаметр прессованного сухого ТЭНа 1-1,5мм. По мощности равен гексогену, т.е. примерно в 1,5 раза превосходит тротил. В чистом виде в промышленности применяется только для снаряжения капсюлей-детонаторов и детонирующего шнура, используется в смеси с флегматизаторами или сплавах с тротилом (пентолит) для снаряжения снарядов и промежуточных детонаторов. Входит в составы некоторых промышленных ВВ. В настоящее время - одно из самых ходовых взрывчатых веществ, что объясняется широкой, практически неограниченной сырьевой базы для его производства.
Получение ТЭНа.
Исходным сырьем для производства ТЭНа служит пентаэритрит - четрырехатомный твердый спирт. В промышленности пентаэритрит получают взаимодействием формальдегида и ацетальдегида в присутствии гидроксида калия или кальция (варить его дома я не рекомендую - купить проще). Пентаэритрит встречается на фирмах, продающих химреактивы, в химических лабораториях. В промышленности ТЭН получают взаимодействием азотной кислоты концентрацией выше 86% с пентаэритритом, но данный метод практичен лишь в промышленности, так как во-первых азотка дорогая и малодоступная, а во-вторых разогрев при синтезе очень сильный и охладить почти нереально. Метод с переэтерификацией нам тоже особо не нужен - ну зачем проводить две стадии, тратить либо очень много серки (если для переэтерификации применяется смесь "серка + нитрат") либо опять же доставать азотку и к тому же заполнять кухню нитрозными газами? Существует значительно менее сложный и доступный метод получения ТЭНа из пентаэритрита, концентрированной серной кислоты и продажной азотной кислоты в одну стадию, который на порядок удобнее двухстадийного способа. Далее мы рассмотрим именно этот метод. Итак, начнем!
Реактивы:
Пентаэритрит - 50г
Серная кислота (уд.в. 1,84) - 120мл
Азотная кислота (уд.в. 1,4) - 170мл
Сода питьевая - пара столовых ложек.
Оборудование:
Стакан на 600-1000мл
Две 3х литровых банки
Термометр
Колба на 0,5л
Емкость на 2л с холодной водой и льдом (охлаждение)
Тряпка (для фильтрования)
Изготовление:
В колбу на 0,5л наливаем 170мл азотной кислоты и приливаем 120мл серной кислоты. При этом смесь очень сильно греется, поэтому закрываем колбу и ставим в холодную воду. После остывания смеси до комнатной температуры, переливаем смесь в стакан и ставим его в воду, пополам со льдом. Когда смесь остынет до 6-8°C, начинаем прибавлять при помешивании пентаэритрит. Температура лучше всего, не более 12°С. Желательно 5-10°С. Вообще-то, разогрев при присыпании пента довольно слабый, поэтому удержать температуру в этих пределах легко, если в охлаждающей смеси достаточно льда. Смесь с прибавлением пента будет сильно загустевать. После добавления всего пента смесь перемешивают 5минут, затем выдерживают при комнатной температуре еще 5 минут. Затем смесь ставят в теплую воду, чтобы она нагрелась градусов до 40 и перемешивают минут 15-20, но правда это необязательно - можно просто выдержать при комнатной температуре (без охлаждения) некоторое время. После этого смесь выливают в 3х литровую банку с 1,5-2л воды. После этого, в горлышко другой банки кладут тряпку и закрепляют резинкой, ТЭН отфильтровывают через эту тряпку, хорошо отжимают и помещают в емкость с раствором соды конц. 5% (раствора не более 1/4 от объема емкости (сильно пенится), его надо примерно 300мл, т.е. емкость нужна примерно на 1,2л) и держат там минут 5-10, ТЭН снова фильтруют и отжимают, проверяют его нейтральность. В случае, если ТЭН содержит кислоту, промывку содой повторяют пока он не будет нейтральным. В случае щелочной реакции, ТЭН промывают водой через тряпку. Затем ТЭН сушат (статику лучше снять).Сушку удобнее всего проводить не листе бумаги, под который подложено много
газет. Хранить ТЭН стоит в стеклянной емкости во избежание его электризации. Далее, в случае если ТЭН планируют хранить относительно долго (месяцы и годы) то надо провести содовую варку и, по возможности, стабилизацию. Выход 110-115г.
Вот соотношения для разных концентраций азотки:
Если азотка 70%, то соотношения таковы:
163,5мл азотки
94,5мл серки (96%)
50г пента
Если 65%, то
170мл азотки
124мл серки (96%)
50г пентаэритрита
Если 58%, то используем
174мл азотки
181.5 мл серной кислоты (96%)
50г пентаэритрита
ТЭН - просто отличное вторичное ВВ, которое можно использовать и как основной заряд и как эффективную начинку промежуточного детонатора. Это вещество хорошо во всех отношениях: мощное, достаточно дешевое, не опасное и простое в изготовлении. Но при синтезе соблюдайте температурный режим, иначе все помещение заполнится NO2, что очень очень неприятно. И будьте аккуратны при работе с кислотами!
Exploder
Здесь можно скачать видео взрыва PETN+наполнитель (950кб)
конструкции навесов . купить фильтр для воды в Москве