Jak materiały wybuchowe. Materiały wybuchowe: zasada działania i główne rodzaje. Zacznij od płynnej postaci

MATERIAŁY WYBUCHOWE (a. materiały wybuchowe, środki wybuchowe; n. Sprengstoffe; f. materiały wybuchowe; i. materiały wybuchowe) to związki chemiczne lub mieszaniny substancji zdolne w pewnych warunkach do bardzo szybkiej (wybuchowej) samopowielającej się przemiany chemicznej z uwolnieniem ciepło i powstawanie produktów gazowych.

Materiałami wybuchowymi mogą być substancje lub mieszaniny o dowolnym stanie skupienia. Powszechne zastosowanie w tzw. skondensowanych materiałach wybuchowych, które charakteryzują się dużą koncentracją objętościową energii cieplnej. W przeciwieństwie do paliw konwencjonalnych, które do spalania wymagają zewnętrznego dopływu gazu, takie materiały wybuchowe uwalniają ciepło w wyniku procesów rozkładu wewnątrzcząsteczkowego lub reakcji interakcji pomiędzy części składowe mieszanin, produktów ich rozkładu lub zgazowania. Specyfika uwalniania energii cieplnej i jej przemiana w energia kinetyczna produktów wybuchu i energii fali uderzeniowej określa główny obszar zastosowania materiałów wybuchowych jako środka kruszenia i niszczenia ośrodków stałych (głównie) i konstrukcji oraz przemieszczania kruszonej masy (patrz).

W zależności od charakteru oddziaływania zewnętrznego zachodzą przemiany chemiczne materiałów wybuchowych: po ogrzaniu poniżej temperatury samozapłonu (rozbłysku) - stosunkowo wolno Rozkład termiczny; po zapaleniu - spalanie z ruchem strefy reakcji (płomienia) przez substancję z stała prędkość około 0,1-10 cm/s; z działaniem fali uderzeniowej - detonacja materiałów wybuchowych.

Klasyfikacja materiałów wybuchowych. Istnieje kilka znaków klasyfikacji materiałów wybuchowych: według głównych form transformacji, celu i składu chemicznego. W zależności od charakteru przemiany w warunkach eksploatacji materiały wybuchowe dzielą się na propelent (lub) i. Te pierwsze są używane w trybie spalania, na przykład w broni palnej i silnikach rakietowych, drugie w trybie, na przykład w amunicji i dalej. Materiały wybuchowe stosowane w przemyśle to tzw. Zwykle tylko materiały wybuchowe kruszące są klasyfikowane jako właściwe materiały wybuchowe. Pod względem chemicznym wymienione klasy można uzupełnić tymi samymi związkami i substancjami, ale przetwarzanymi inaczej lub przyjmowanymi po zmieszaniu w różnych proporcjach.

Ze względu na podatność na wpływy zewnętrzne materiały wybuchowe dzielą się na pierwotne i wtórne. Pierwotne materiały wybuchowe obejmują materiały wybuchowe, które po zapaleniu mogą eksplodować w małej masie (szybkie przejście od spalania do detonacji). Są też znacznie bardziej wrażliwe na naprężenia mechaniczne niż wtórne. Detonację wtórnych materiałów wybuchowych najłatwiej wywołać (zainicjować) działaniem fali uderzeniowej, a ciśnienie w inicjującej fali uderzeniowej powinno być rzędu kilku tysięcy lub kilkudziesięciu tysięcy MPa. W praktyce odbywa się to za pomocą umieszczonych w nich małych mas inicjujących materiałów wybuchowych, których detonacja jest wzbudzana wiązką ognia i przekazywana przez kontakt na wtórny materiał wybuchowy. Dlatego pierwotne materiały wybuchowe są również nazywane. Inne rodzaje działania zewnętrznego (zapłon, iskra, uderzenie, tarcie) prowadzą do detonacji wtórnych materiałów wybuchowych tylko w szczególnych i trudnych do uregulowania warunkach. Z tego powodu powszechne i celowe stosowanie materiałów wybuchowych kruszących w trybie detonacyjnym w cywilnej i wojskowej technice wybuchowej rozpoczęło się dopiero po wynalezieniu spłonki jako środka inicjującego detonację we wtórnych materiałach wybuchowych.

Ze względu na skład chemiczny materiały wybuchowe dzielą się na poszczególne związki i mieszaniny wybuchowe. W pierwszym przemiany chemiczne podczas wybuchu zachodzą w postaci jednocząsteczkowej reakcji rozkładu. Produktami końcowymi są trwałe związki gazowe, takie jak tlenek i dwutlenek, para wodna.

W mieszaninach wybuchowych proces przemiany składa się z dwóch etapów: rozkładu lub zgazowania składników mieszaniny oraz oddziaływania produktów rozkładu (zgazowanie) między sobą lub z cząstkami substancji nierozkładających się (np. metali). Najczęstszymi wtórnymi indywidualnymi materiałami wybuchowymi są aromatyczne, alifatyczne heterocykliczne zawierające azot związki organiczne, w tym nitrozwiązki ( , ), nitroaminy ( , ), nitroestry ( , ). Spośród związków nieorganicznych na przykład azotan amonu ma słabe właściwości wybuchowe.

Różnorodność mieszanek wybuchowych można sprowadzić do dwóch głównych typów: składających się z utleniaczy i materiałów palnych oraz mieszanin, w których kombinacja składników decyduje o właściwościach użytkowych lub technologicznych mieszaniny. Mieszanki utleniacz-paliw są zaprojektowane tak, aby znaczna część energii cieplnej uwalniana była podczas wybuchu w wyniku wtórnych reakcji utleniania. Składnikami tych mieszanin mogą być zarówno związki wybuchowe, jak i niewybuchowe. Utleniacze z reguły podczas rozkładu uwalniają wolny tlen, który jest niezbędny do utleniania (z wydzielaniem ciepła) substancji palnych lub produktów ich rozkładu (gazyfikacja). W niektórych mieszaninach (na przykład proszkach metali zawartych jako paliwo) substancje, które nie emitują tlenu, ale związki zawierające tlen (para wodna, dwutlenek węgla) mogą być również stosowane jako utleniacze. Gazy te reagują z metalami, wydzielając ciepło. Przykładem takiej mieszaniny jest .

Jako materiały palne stosuje się różnego rodzaju naturalne i syntetyczne substancje organiczne, które podczas wybuchu wydzielają produkty niecałkowitego utlenienia (tlenek węgla) lub palne gazy (, ) i ciała stałe(sadza). Najczęstszym rodzajem wybuchowych mieszanek wybuchowych pierwszego rodzaju są materiały wybuchowe zawierające azotan amonu jako środek utleniający. W zależności od rodzaju paliwa dzielą się one z kolei na ammotole i amonale. Mniej powszechne są chloranowe i nadchloranowe materiały wybuchowe, do których jako utleniacze zalicza się chloran potasu i nadchloran amonu, oksyliquity - mieszaniny ciekłego tlenu z porowatym pochłaniaczem organicznym, mieszaniny na bazie innych ciekłych utleniaczy. Mieszanki wybuchowe drugiego rodzaju obejmują mieszaniny pojedynczych materiałów wybuchowych, takich jak dynamit; mieszaniny TNT z RDX lub PETN (pentolit), najbardziej odpowiednie do produkcji.

W mieszaninach obu typów, oprócz wskazanych składników, w zależności od przeznaczenia MW, można wprowadzić również inne substancje nadające MW pewne właściwości użytkowe, np. zwiększające podatność na środki inicjujące lub odwrotnie , zmniejszając wrażliwość na wpływy zewnętrzne; dodatki hydrofobowe - w celu uodpornienia materiału wybuchowego na wodę; plastyfikatory, sole uniepalniające - w celu nadania właściwości bezpieczeństwa (patrz Bezpieczeństwo materiałów wybuchowych). Główne cechy użytkowe materiałów wybuchowych (charakterystyka detonacyjna i energetyczna oraz właściwości fizykochemiczne materiałów wybuchowych) zależą od składu recepturowego materiałów wybuchowych oraz technologii ich wytwarzania.

Charakterystyka detonacyjna materiałów wybuchowych obejmuje zdolność detonacyjną i podatność na impuls detonacyjny. Od nich zależy niezawodność i niezawodność strzałów. Dla każdego materiału wybuchowego o danej gęstości istnieje krytyczna średnica ładunku, przy której detonacja rozchodzi się stabilnie wzdłuż całej długości ładunku. Miarą podatności materiałów wybuchowych na impuls detonacyjny jest ciśnienie krytyczne fali inicjującej oraz czas jej trwania, tj. wartość minimalnego impulsu inicjującego. Często wyraża się ją w postaci masy jakiegoś inicjującego lub wtórnego materiału wybuchowego o znanych parametrach detonacji. Detonacja jest wzbudzana nie tylko przez detonację kontaktową ładunku inicjującego. Może być również przenoszony przez media obojętne. To ma bardzo ważne na, składający się z kilku wkładów, pomiędzy którymi znajdują się zworki wykonane z materiałów obojętnych. Dlatego w przypadku materiałów wybuchowych nabojowych sprawdza się szybkość przenoszenia detonacji na odległość przez różne media (zwykle powietrze).

Charakterystyki energetyczne materiałów wybuchowych. Zdolność materiałów wybuchowych do wykonywania pracy mechanicznej podczas wybuchu jest określona przez ilość energii uwalnianej w postaci ciepła podczas przemiany materiału wybuchowego. Liczbowo wartość ta jest równa różnicy między ciepłem tworzenia produktów wybuchu a ciepłem tworzenia (entalpią) samego materiału wybuchowego. Dlatego współczynnik zamiany energii cieplnej na pracę dla materiałów wybuchowych zawierających metal i bezpiecznych, tworzących produkty stałe (tlenki metali, sole uniepalniające) o dużej pojemności cieplnej podczas wybuchu jest niższy niż dla materiałów wybuchowych tworzących tylko produkty gazowe. O zdolności materiałów wybuchowych do miejscowego miażdżącego lub wybuchowego działania wybuchu zob. art. .

Zmiany właściwości materiałów wybuchowych mogą nastąpić w wyniku procesów fizycznych i chemicznych, wpływu temperatury, wilgotności, pod wpływem niestabilnych zanieczyszczeń w składzie materiału wybuchowego itp. W zależności od rodzaju zamknięcia gwarantowany okres przechowywania lub użycia materiałów wybuchowych, podczas których znormalizowane wskaźniki albo nie powinny się zmieniać, albo ich zmiana następuje w ramach ustalonej tolerancji.

Głównym wskaźnikiem bezpieczeństwa przy obchodzeniu się z materiałami wybuchowymi jest ich wrażliwość na wpływy mechaniczne i termiczne. Zwykle jest szacowany eksperymentalnie w laboratorium przy użyciu specjalnych metod. W połączeniu z wprowadzenie masowe zmechanizowanych metod przemieszczania dużych mas materiałów wybuchowych luzem, podlegają one wymogom minimalnej elektryfikacji i małej wrażliwości na wyładowania elektrostatyczne.

Odniesienie historyczne. Pierwszym z materiałów wybuchowych był czarny (dymny) proch strzelniczy, wynaleziony w Chinach (VII wiek). W Europie znana jest od XIII wieku. Od XIV wieku proch strzelniczy był używany jako paliwo w broni palnej. w XVII wieku (po raz pierwszy w jednej ze słowackich kopalń) proch strzelniczy wykorzystano do strzałów w górnictwie, a także do wyposażenia granatów artyleryjskich (rdzeni wybuchowych). Wybuchowa przemiana prochu czarnego była wzbudzana przez zapłon w trybie spalania wybuchowego. W 1884 roku francuski inżynier P. Viel zaproponował proszek bezdymny. W XVIII-XIX wieku. zsyntetyzowano szereg związków chemicznych o właściwościach wybuchowych, w tym kwas pikrynowy, piroksylinę, nitroglicerynę, TNT itp., jednak ich zastosowanie jako materiałów wybuchowych detonujących stało się możliwe dopiero po odkryciu przez rosyjskiego inżyniera D. I. Andrievsky'ego (1865) i szwedzkiego wynalazcę A. Nobel (1867) lont wybuchowy (czapka detonatora). Wcześniej w Rosji, za sugestią NN Zinina i VF Pietruszewskiego (1854), w wybuchach zamiast czarnego prochu w trybie spalania wybuchowego używano nitrogliceryny. Sama rtęć wybuchowa pozyskiwana była już pod koniec XVII wieku. i ponownie przez angielskiego chemika E. Howarda w 1799 r., ale jego zdolność do detonacji nie była wówczas znana. Po odkryciu zjawiska detonacji materiały wybuchowe znalazły szerokie zastosowanie w górnictwie i wojskowości. Spośród przemysłowych materiałów wybuchowych, początkowo według patentów A. Nobla, najpowszechniej stosowano gurdynamity, następnie dynamity plastyczne, sproszkowane materiały wybuchowe mieszane nitroglicerynowe. Materiały wybuchowe na bazie azotanu amonu zostały opatentowane już w 1867 r. przez I. Norbina i I. Olsena (Szwecja), ale ich praktyczne zastosowanie jako materiałów wybuchowych przemysłowych i do napełniania amunicji rozpoczęło się dopiero po I wojnie światowej (1914–1918). Bezpieczniejsze i bardziej ekonomiczne od dynamitu zaczęto je stosować na coraz większą skalę w przemyśle w latach 30. XX wieku.

Po Wielkim Wojna Ojczyźniana W latach 1941-45 materiały wybuchowe na bazie saletry amonowej, początkowo głównie w postaci drobno zdyspergowanych amonitów, stały się dominującym typem komercyjnych materiałów wybuchowych w CCCP. W innych krajach proces masowego zastępowania dynamitu materiałami wybuchowymi na bazie saletry amonowej rozpoczął się nieco później, mniej więcej od połowy lat pięćdziesiątych. Od lat 70. głównymi rodzajami przemysłowych materiałów wybuchowych są granulowane i zawierające wodę materiały wybuchowe na bazie azotanu amonu o najprostszym składzie, niezawierające nitrozwiązków ani innych pojedynczych materiałów wybuchowych, a także mieszaniny zawierające nitrozwiązki. Drobno rozproszone materiały wybuchowe na bazie azotanu amonu zachowały swoje znaczenie głównie do produkcji bojowych nabojów, a także do niektórych specjalnych rodzajów materiałów wybuchowych. Poszczególne materiały wybuchowe, zwłaszcza trotyl, są szeroko stosowane do produkcji detonatorów, a także do długotrwałego ładowania zalanych studni, w postaci czystej () oraz w wysoce wodoodpornych mieszaninach wybuchowych, granulowanych i zawiesinowych (zawierających wodę). Do głębokiego zastosowania i.

Każda nowa generacja stara się prześcignąć poprzednie generacje w tak zwanym upychaniu maszyn piekielnych i nie tylko, innymi słowy - w poszukiwaniu potężnego materiału wybuchowego. Wydawać by się mogło, że era materiałów wybuchowych w postaci prochu strzelniczego stopniowo odchodzi, jednak poszukiwania nowych materiałów wybuchowych nie ustają. Im mniejsza masa materiału wybuchowego, a większa jego siła niszcząca, tym lepiej wydaje się specjalistom wojskowym. Robotyka, a także użycie małych pocisków i bomb o dużej sile rażenia na bezzałogowce dyktuje intensyfikację poszukiwań takiego materiału wybuchowego.

Naturalnie jest mało prawdopodobne, aby substancja, która jest idealna z wojskowego punktu widzenia, kiedykolwiek została odkryta, ale ostatnie osiągnięcia sugerują, że nadal można uzyskać coś zbliżonego do takiej koncepcji. Bliskie ideału oznacza tutaj stabilne przechowywanie, wysoką śmiertelność, małą objętość i łatwy transport. Nie wolno nam zapominać, że cena takiego materiału wybuchowego musi być również akceptowalna, w przeciwnym razie tworzenie broni na jego bazie może po prostu zrujnować budżet wojskowy danego kraju.

Rozwój już przez długi czas chodzić wokół użytkowania wzory chemiczne substancje takie jak trinitrotoluen, pentryt, heksogen i szereg innych. Jednak „wybuchowa” nauka niezwykle rzadko może zaoferować pełen zakres nowości.
Dlatego pojawienie się takiej substancji jak hexantyrohexaazaisowurtzitane (nazwa – język ci pęknie) można uznać za prawdziwy przełom w swojej dziedzinie. Aby nie łamać języka, naukowcy postanowili nadać tej substancji bardziej przyswajalną nazwę - CL-20.
Substancję tę po raz pierwszy uzyskano około 26 lat temu - jeszcze w 1986 roku w amerykańskim stanie Kalifornia. Jego osobliwość polega na tym, że gęstość energii w tej substancji jest nadal maksymalna w porównaniu z innymi substancjami. Wysoka gęstość energii CL-20 i niewielka konkurencja w jego produkcji powodują, że koszt takich materiałów wybuchowych jest dziś po prostu astronomiczny. Kilogram CL-20 kosztuje około 1300 USD. Oczywiście taka cena nie pozwala na użycie środka wybuchowego na skalę przemysłową. Eksperci uważają jednak, że wkrótce cena tego materiału wybuchowego może znacznie spaść, ponieważ istnieją możliwości alternatywnej syntezy heksanoheksaazaizowurcytanu.

Jeśli porównamy heksantyroheksaazaizowurcytan z najskuteczniejszym obecnie używanym do celów wojskowych materiałem wybuchowym (oktogenem), to koszt tego ostatniego to około stu dolarów za kilogram. Jednak to heksantyroheksaazaizowurcytan jest bardziej skuteczny. Prędkość detonacji CL-20 wynosi 9660 m/s, czyli o 560 m/s więcej niż HMX. Gęstość CL-20 jest również wyższa niż tego samego oktogenu, co oznacza, że ​​wszystko powinno być w porządku z perspektywami dla heksanitroheksaazaizowurcytanu.

Drony są dziś uważane za jeden z możliwych kierunków zastosowania CL-20. Tu jednak pojawia się problem, ponieważ CL-20 jest bardzo wrażliwy na obciążenia mechaniczne. Nawet zwykłe wstrząsy, które mogą wystąpić w przypadku UAV w powietrzu, mogą spowodować detonację substancji. Aby uniknąć eksplozji samego drona, eksperci zasugerowali użycie CL-20 w połączeniu z plastikowym elementem, który zmniejszyłby poziom uderzenia mechanicznego. Ale gdy tylko przeprowadzono takie eksperymenty, okazało się, że heksaaazaizowurcytan (wzór C6H6N12O12) znacznie traci swoje „śmiercionośne” właściwości.

Okazuje się, że perspektywy dla tej substancji są ogromne, ale przez dwie i pół dekady nikomu nie udało się jej mądrze pozbyć. Ale eksperymenty trwają do dziś. Nad ulepszeniem CL-20 pracuje Amerykanin Adam Matzger, starając się zmienić oblicze tej materii.

Matzger postanowił wykorzystać krystalizację ze zwykłego roztworu do uzyskania molekularnych kryształów substancji. W rezultacie wymyślili wariant, w którym 2 cząsteczki CL-20 odpowiadają za 1 cząsteczkę HMX. Szybkość detonacji tej mieszaniny mieści się pomiędzy prędkościami dwóch określonych substancji osobno, ale jednocześnie nowa substancja jest znacznie bardziej stabilna niż sam CL-20 i wydajniejsza niż HMX.

Jaki jest najskuteczniejszy materiał wybuchowy na świecie? ..

Epoka nuklearna nie odebrała chemicznym materiałom wybuchowym palmy pod względem częstotliwości użycia, szerokiego zastosowania - od wojska po produkcję ropy naftowej, a także łatwości przechowywania i transportu. Można je transportować w plastikowych torebkach, schować w zwykłych komputerach, a nawet po prostu zakopać w ziemi bez żadnego opakowania z gwarancją, że detonacja i tak nastąpi. Niestety, do tej pory większość armii na Ziemi używa materiałów wybuchowych przeciwko osobie, a organizacje terrorystyczne - do uderzenia przeciwko państwu. Niemniej jednak ministerstwa obrony pozostają źródłem i klientem rozwoju chemicznego.

RDX

RDX jest materiałem wybuchowym na bazie nitraminy. To normalne stan skupienia- drobnokrystaliczna substancja o białym kolorze, bez smaku i zapachu. Jest nierozpuszczalny w wodzie, niehigroskopijny i nieagresywny. Heksogen nie wchodzi w reakcję chemiczną z metalami i jest słabo sprasowany. Do eksplozji RDX wystarczy jedno mocne uderzenie lub wystrzał kuli, w którym to przypadku zaczyna się palić jasnym białym płomieniem z charakterystycznym sykiem. Spalanie zamienia się w detonację. Druga nazwa heksogenu to RDX, Research Department eXplosive - materiały wybuchowe działu badawczego.

Materiały wybuchowe- są to substancje, w których szybkość wybuchowego rozkładu jest dość wysoka i dochodzi do kilku tysięcy metrów na sekundę (do 9 tys. m/s), w wyniku czego mają zdolność miażdżenia i rozłupywania. Ich dominującym typem przemian wybuchowych jest detonacja. Są szeroko stosowane do ładowania pocisków, min, torped i różnych materiałów wybuchowych.

Heksogen otrzymuje się przez nitrolizę heksaminy kwasem azotowym. Podczas produkcji heksogenu metodą Bachmanna heksamina reaguje z kwasem azotowym, azotanem amonu, lodowatym kwasem octowym i bezwodnikiem octowym. Surowiec składa się z heksaminy i 98-99% kwasu azotowego. Jednak ta złożona reakcja egzotermiczna nie jest w pełni kontrolowana, więc wynik końcowy nie zawsze jest przewidywalny.

Produkcja RDX osiągnęła szczyt w latach 60. XX wieku, kiedy była to trzecia co do wielkości produkcja materiałów wybuchowych w USA. Średnia wielkość produkcji RDX w latach 1969-1971 wynosiła około 7 ton miesięcznie.

Obecna produkcja RDX w USA jest ograniczona do użytku wojskowego w Holston Amunition Plant w Kingsport w stanie Tennessee. W 2006 roku Army Ordnance Plant w Holston wyprodukowała ponad 3 tony RDX.

Cząsteczka RDX

RDX ma zastosowania zarówno wojskowe, jak i cywilne. Jako wojskowy materiał wybuchowy, RDX może być używany samodzielnie jako główny ładunek detonatorów lub zmieszany z innym materiałem wybuchowym, takim jak trotyl, w celu utworzenia cyklotolu, który tworzy ładunek wybuchowy dla bomb powietrznych, min i torped. RDX jest półtora raza silniejszy niż TNT i łatwo go aktywować piorunianem rtęci. Powszechnym wojskowym zastosowaniem RDX jest składnik materiałów wybuchowych wiązanych plastydami, które były używane do napełniania prawie wszystkich rodzajów amunicji.

W przeszłości produkty uboczne wojskowych materiałów wybuchowych, takie jak RDX, były otwarcie spalane w wielu fabrykach amunicji armii. Istnieją pisemne dowody, że do 80% odpadów amunicji i paliwa rakietowego w ciągu ostatnich 50 lat zostało unieszkodliwionych w ten sposób. Główną wadą tej metody jest to, że zanieczyszczenia wybuchowe często przedostają się do powietrza, wody i gleby. Amunicja z RDX była również wcześniej wyrzucana do wód głębinowych.

Oktogen

Oktogen- także materiał wybuchowy odłamkowo-burzący, ale już należy do grupy materiałów wybuchowych dużej mocy. Według nomenklatury amerykańskiej jest oznaczony jako HMX. Istnieje wiele przypuszczeń co do tego, co oznacza ten akronim: High Melting eXplosive lub High-Speed ​​​​Military eXplosive, szybki wojskowy materiał wybuchowy. Ale nie ma żadnych zapisów potwierdzających te przypuszczenia. To może być po prostu hasło.

Początkowo, w 1941 roku, HMX był po prostu produktem ubocznym w produkcji RDX metodą Bachmanna. Zawartość HMX w takim heksogenie sięga 10%. Niewielkie ilości HMX są również obecne w RDX wytwarzanym w procesie utleniania.

W 1961 roku kanadyjski chemik Jean-Paul Picard zastosował metodę otrzymywania HMX bezpośrednio z heksametylenotetraminy. Nowa metoda pozwoliła na uzyskanie materiału wybuchowego o stężeniu 85% i czystości powyżej 90%. Wadą metody Picarda jest to, że jest to proces wieloetapowy – trwa dość długo.

W 1964 indyjscy chemicy opracowali proces jednoetapowy, co znacznie obniżyło koszt HMX.

HMX z kolei jest bardziej stabilny niż RDX. Zapala się w wyższej temperaturze – 335°C zamiast 260°C – i ma stabilność chemiczną trotylu lub kwasu pikrynowego, a ponadto ma większą prędkość detonacji.

HMX stosuje się tam, gdzie jego duża moc przewyższa koszt jego nabycia – około 100 dolarów za kilogram. Na przykład w głowicach pocisków mniejszy ładunek silniejszego materiału wybuchowego pozwala pociskowi poruszać się szybciej lub mieć większy zasięg. Jest również używany w ładunkach kumulacyjnych do penetracji pancerza i pokonywania barier obronnych, z którymi słabszy materiał wybuchowy może nie być w stanie sobie poradzić. HMX jako ładunek strzałowy jest najczęściej stosowany w strzałach w szczególnie głębokich szybach naftowych, gdzie występują wysokie temperatury i ciśnienia.

HMX jest używany jako materiał wybuchowy podczas wiercenia bardzo głębokich szybów naftowych.

W Rosji HMX jest używany do operacji perforowania i wysadzania w głębokich studniach. Jest stosowany do produkcji żaroodpornego prochu strzelniczego oraz w żaroodpornych zapalnikach elektrycznych TED-200. HMX jest również używany do wyposażenia lontu detonującego DSHT-200.

HMX przewozi się w workach wodoodpornych (gumowych, gumowanych lub plastikowych) w postaci pastowatej mieszanki lub w brykietach zawierających co najmniej 10% płynu, w tym 40% (wagowo) alkoholu izopropylowego i 60% wody.

Mieszanina HMX z TNT (30 do 70% lub 25 do 75%) nazywa się oktolem. Inna mieszanina zwana okfolem, która jest jednorodnym sypkim proszkiem o barwie od różowej do karmazynowej, składa się w 95% z HMX odczulonego 5% plastyfikatorem, co powoduje spadek prędkości detonacji do 8670 m/s.

Stałe odczulone materiały wybuchowe zwilżone wodą lub alkoholami lub rozcieńczone innymi substancjami w celu stłumienia ich właściwości wybuchowych.

Ciekłe odczulone materiały wybuchowe są rozpuszczane lub zawieszane w wodzie lub innych płynnych substancjach w celu utworzenia jednorodnej ciekłej mieszaniny w celu stłumienia ich właściwości wybuchowych.

Hydrazyna i Astrolit

Hydrazyna i jej pochodne są niezwykle toksyczne dla różnych rodzajów organizmów zwierzęcych i roślinnych. Hydrazynę można otrzymać w reakcji roztworu amoniaku z podchlorynem sodu. Roztwór podchlorynu sodu jest lepiej znany jako biel. Rozcieńczone roztwory siarczanu hydrazyny mają szkodliwy wpływ na nasiona, glony jednokomórkowe i pierwotniaki. U ssaków hydrazyna powoduje drgawki. Hydrazyna i jej pochodne mogą przenikać do organizmu zwierząt w dowolny sposób: poprzez wdychanie oparów produktu, przez skórę i przewód pokarmowy. Dla ludzi stopień toksyczności hydrazyny nie został określony. Szczególnie niebezpieczne jest to, że charakterystyczny zapach wielu pochodnych hydrazyny wyczuwalny jest dopiero w pierwszych minutach kontaktu z nimi. W przyszłości, w wyniku przystosowania się narządów węchowych, to odczucie zanika, a człowiek, nie zauważając go, może przez długi czas przebywać w zakażonej atmosferze, zawierającej toksyczne stężenia wymienionej substancji.

Astrolit, wynaleziony w latach 60. XX wieku przez chemika Geralda Hursta z Atlas Powder, to rodzina binarnych płynnych materiałów wybuchowych, które powstają w wyniku zmieszania azotanu amonu i bezwodnej hydrazyny (materiału pędnego). Przezroczysty ciekły materiał wybuchowy o nazwie Astrolite G ma bardzo dużą prędkość detonacji 8600 m/s, prawie dwukrotnie większą niż trotyl. Ponadto pozostaje wybuchowy w prawie każdych warunkach pogodowych, ponieważ dobrze wchłania się w ziemię. Testy terenowe wykazały, że Astrolite G eksplodował nawet po czterech dniach w glebie podczas ulewnego deszczu.

Tetranitropentaerytrytol

Tetraazotan pentaerytrytolu (PETN, PETN) to ester azotanu pentaerytrytolu stosowany jako materiał energetyczny i wypełniający do zastosowań wojskowych i cywilnych. Substancja jest wytwarzana w postaci białego proszku i jest często stosowana jako składnik plastikowych materiałów wybuchowych. Jest szeroko stosowany przez siły rebeliantów i prawdopodobnie został przez nich wybrany, ponieważ jest bardzo łatwy w aktywacji.

Wygląd Element grzewczy

PETN zachowuje swoje właściwości podczas przechowywania dłużej niż nitrogliceryna i nitroceluloza. Jednocześnie łatwo eksploduje przy mechanicznym uderzeniu o określonej sile. Po raz pierwszy został zsyntetyzowany jako komercyjne urządzenie wybuchowe po I wojnie światowej. Został doceniony zarówno przez wojskowych, jak i cywilnych ekspertów przede wszystkim za swoją niszczycielską moc i skuteczność. Umieszcza się go w detonatorach, spłonkach i zapalnikach w celu propagacji serii detonacji z jednego ładunku wybuchowego na drugi. Mieszanina w przybliżeniu równych części PETN i trinitrotoluenu (TNT) tworzy potężny wojskowy materiał wybuchowy zwany pentolitem, który jest używany w granatach, pociskach artyleryjskich i głowicach kumulacyjnych. Pierwsze ładunki pentolitowe zostały wystrzelone ze starej broni przeciwpancernej typu bazooka podczas II wojny światowej.

Eksplozja pentolitu w Bogocie

17 stycznia 2019 roku w stolicy Kolumbii, Bogocie, SUV wypchany 80 kg pentolitu uderzył w jeden z budynków szkoły kadetów policji im. Generała Santandera i eksplodował. W eksplozji zginęło 21 osób, rannych, według oficjalnych danych, było 87. Incydent został zakwalifikowany jako akt terrorystyczny, ponieważ samochodem kierował były zamachowiec kolumbijskiej armii rebeliantów, 56-letni José Aldemar Rojas. Władze Kolumbii obarczyły winą za zamach bombowy w Bogocie radykalnie lewicową organizację, z którą bezskutecznie negocjują od dziesięciu lat.

Eksplozja pentolitu w Bogocie

PETN jest często używany w atakach terrorystycznych ze względu na swoją siłę wybuchową, możliwość umieszczania w nietypowych opakowaniach oraz trudność w wykryciu za pomocą promieniowania rentgenowskiego i innego konwencjonalnego sprzętu. Aktywowany elektrycznie detonator typu perkusyjnego może zostać wykryty podczas rutynowej kontroli lotniska, jeśli jest noszony przy ciałach zamachowców-samobójców, ale może być skutecznie ukryty w urządzeniu elektronicznym w postaci bomby pakietowej, jak to miało miejsce w przypadku próby zamachu bombowego w 2010 r. samolot transportowy. W tym czasie drukarki komputerowe z wkładami wypełnionymi elementami grzejnymi były przechwytywane przez służby bezpieczeństwa tylko dlatego, że służby specjalne dzięki informatorom wiedziały już o bombach.

Plastikowe materiały wybuchowe- mieszanki, które łatwo odkształcają się nawet przy niewielkim wysiłku i zachowują swój kształt przez nieograniczony czas w temperaturach roboczych.

Są aktywnie wykorzystywane w wyburzeniach do produkcji ładunków o dowolnym kształcie bezpośrednio w miejscu wybuchu. Plastyfikatory to kauczuki, oleje mineralne i roślinne, żywice. Składnikami wybuchowymi są heksogen, oktogen, tetraazotan pentaerytrytolu. Plastyfikację materiału wybuchowego można przeprowadzić przez wprowadzenie do jego składu mieszanin azotanów celulozy i substancji uplastyczniających azotany celulozy.

mocznik trójpierścieniowy

W latach 80. ubiegłego wieku zsyntetyzowano substancję trójpierścieniowy mocznik. Uważa się, że pierwszymi, którzy otrzymali ten materiał wybuchowy, byli Chińczycy. Testy wykazały ogromną niszczycielską siłę mocznika – jego kilogram zastąpił 22 kg trotylu.

Eksperci zgadzają się z takimi wnioskami, ponieważ „chiński niszczyciel” ma największą gęstość ze wszystkich znanych materiałów wybuchowych, a jednocześnie ma najwyższy współczynnik tlenowy. Oznacza to, że podczas eksplozji absolutnie cały materiał jest spalany. Nawiasem mówiąc, dla TNT jest to 0,74.

W rzeczywistości trójpierścieniowy mocznik nie nadaje się do działań wojskowych, przede wszystkim ze względu na słabą stabilność hydrolityczną. Już następnego dnia, przy standardowym przechowywaniu, zamienia się w śluz. Chińczykom udało się jednak zdobyć kolejny „mocznik” - dinitromocznik, który, choć gorszy pod względem wybuchowości niż „niszczyciel”, jest jednocześnie jednym z najpotężniejszych materiałów wybuchowych. Dziś jest produkowany przez Amerykanów w ich trzech pilotażowych zakładach.

Idealny materiał wybuchowy to równowaga między maksymalną siłą wybuchową a maksymalną stabilnością podczas przechowywania i transportu. Tak, i maksymalna gęstość energii chemicznej, niski koszt produkcji i najlepiej bezpieczeństwo środowiska. Osiągnięcie tego wszystkiego nie jest łatwe, dlatego w przypadku rozwoju w tej dziedzinie zwykle przyjmują już sprawdzone formuły i próbują poprawić jedną z pożądanych cech bez uszczerbku dla reszty. Zupełnie nowe związki pojawiają się niezwykle rzadko.

materiały wybuchowe (materiały wybuchowe) nazywane są niestabilnymi związkami chemicznymi lub mieszaninami, które niezwykle szybko przechodzą pod wpływem określonego impulsu do innych stabilnych substancji z uwolnieniem znacznej ilości ciepła i dużej objętości produktów gazowych, które znajdują się pod bardzo wysokim ciśnieniem i rozszerzając się, wykonują jedną lub innej pracy mechanicznej.

Nowoczesne materiały wybuchowe też są związki chemiczne (heksogen, trotyl itp..), Lub mieszanki mechaniczne(azotan amonu i nitroglicerynowe materiały wybuchowe).

Związki chemiczne otrzymywany przez obróbkę kwasem azotowym (nitrowanie) różnych węglowodorów, tj. wprowadzenie substancji takich jak azot i tlen do cząsteczki węglowodoru.

Mieszanki mechaniczne powstają poprzez zmieszanie substancji bogatych w tlen z substancjami bogatymi w węgiel.

W obu przypadkach tlen jest w stanie związanym z azotem lub chlorem (wyjątkiem jest oksyliquity gdzie tlen jest w stanie wolnym niezwiązanym).

W zależności od ilościowej zawartości tlenu w materiale wybuchowym może zachodzić utlenianie pierwiastków palnych w procesie przemiany materiału wybuchowego kompletny Lub niekompletny, a czasami tlen może nawet pozostać w nadmiarze. Zgodnie z tym wyróżnia się materiały wybuchowe z nadmiarem (dodatnim), zerowym i niedostatecznym (ujemnym) bilansem tlenu.

Najbardziej korzystne są materiały wybuchowe, które mają zerowy bilans tlenu, ponieważ węgiel jest całkowicie utleniony do CO 2, a wodór do H 2 O, skutkujące uwolnieniem maksymalnej możliwej dla danego materiału wybuchowego ilości ciepła. Przykładem takiego materiału wybuchowego jest dinaftalit, który jest mieszaniną azotanu amonu i dinitronaftalenu:

Na nadmiar równowagi tlenowej pozostały niewykorzystany tlen wchodzi w połączenie z azotem, tworząc silnie toksyczne tlenki azotu, które pochłaniają część ciepła, co zmniejsza ilość energii uwalnianej podczas wybuchu. Przykładem materiału wybuchowego z nadmierną równowagą tlenową jest nitrogliceryna:

Z drugiej strony kiedy niewystarczająca równowaga tlenowa nie cały węgiel przechodzi w dwutlenek węgla; część jest utleniana tylko do tlenku węgla. (CO), który również jest trujący, choć w mniejszym stopniu niż tlenki azotu. Ponadto część węgla może pozostać w postaci stałej. Pozostały stały węgiel i jego niecałkowite utlenienie tylko do CO prowadzi do zmniejszenia energii uwalnianej podczas wybuchu.

Rzeczywiście, podczas tworzenia jednej gram-cząsteczki tlenku węgla uwalniane jest tylko 26 kcal / mol ciepła, podczas gdy podczas tworzenia gram-cząsteczki dwutlenek węgla 94 kcal/mol.

Przykładem materiału wybuchowego o ujemnym bilansie tlenowym jest TNT:

W warunkach rzeczywistych, gdy produkty wybuchu wykonują pracę mechaniczną, dodatkowa (wtórna) reakcje chemiczne a rzeczywisty skład produktów wybuchu różni się nieco od podanych schematów obliczeniowych, a ilość gazów toksycznych w produktach wybuchu ulega zmianie.

Klasyfikacja materiałów wybuchowych

Materiały wybuchowe mogą występować w stanie gazowym, ciekłym i stałym lub w postaci mieszanin substancji stałych lub ciekłych z substancjami stałymi lub gazowymi.

Obecnie, gdy ilość różnych materiałów wybuchowych jest bardzo duża (tysiące sztuk), dzielenie ich tylko ze względu na stan skupienia jest całkowicie niewystarczające. Podział taki nie mówi nic o działaniu (mocy) materiałów wybuchowych, na podstawie których można by ocenić zakres takiego czy innego z nich, ani o właściwościach materiałów wybuchowych, na podstawie których można by ocenić stopień zagrożenia ich obsługi i przechowywania. Dlatego obecnie akceptowane są trzy inne klasyfikacje materiałów wybuchowych.

Według pierwszej klasyfikacji wszystkie materiały wybuchowe są podzielone według ich mocy i zakresu na:.

A) zwiększona moc (grzałka, heksogen, tetryl);

B) normalnej mocy (trotyl, kwas pikrynowy, plastyty, tetrytol, amonity skalne, amonity zawierające 50-60% trotylu i galaretowate nitroglicerynowe materiały wybuchowe);

C) o zmniejszonej mocy (materiały wybuchowe na bazie azotanu amonu, z wyjątkiem wyżej wymienionych, sproszkowane materiały wybuchowe nitroglicerynowe i chloratyty).

3. Materiały wybuchowe do rzucania(dymne proszki i bezdymne proszki piroksyliny i nitrogliceryny).

W tej klasyfikacji oczywiście nie podano wszystkich nazw materiałów wybuchowych, ale tylko te, które są głównie używane w strzałach. W szczególności pod ogólną nazwą materiałów wybuchowych na bazie azotanu amonu występują dziesiątki różnych składów, z których każdy ma odrębną nazwę.

Druga klasyfikacja dzieli materiały wybuchowe ze względu na ich skład chemiczny:

1. Związki nitrowe; substancje tego typu zawierają od dwóch do czterech grup nitrowych (NO 2); obejmują one tetryl, trotyl, heksogen, tetrytol, kwas pikrynowy i dinitronaftalen, który jest częścią niektórych materiałów wybuchowych na bazie azotanu amonu.

2. nitroestry; substancje tego typu zawierają kilka grup azotanowych (ONO 2). Należą do nich elementy grzejne, materiały wybuchowe nitroglicerynowe i proszki bezdymne.

3. Sole kwasu azotowego- substancje zawierające grupę NO 3, której głównym przedstawicielem jest saletra amonowa NH 4 NO 3, która wchodzi w skład wszystkich materiałów wybuchowych na bazie azotanu amonu. Do tej grupy należy również azotan potasu KNO 3 – podstawa prochu czarnego oraz azotan sodu NaNO 3, który wchodzi w skład nitroglicerynowych materiałów wybuchowych.

4. Sole kwasu azotawego(HN 3), z których stosuje się tylko azydek ołowiu.

5. Sole kwasu piorunowego(HONC), z których używany jest tylko piorunian rtęci.

6. Sole kwasu chlorowego, tzw. chloratyty i nadchloratyty, - materiały wybuchowe, w których głównym składnikiem - nośnikiem tlenu jest chloran lub nadchloran potasu (KClO 3 i KClO 4); teraz są używane bardzo rzadko. Poza tą klasyfikacją jest materiał wybuchowy tzw oksypłyn.

Na podstawie budowy chemicznej materiału wybuchowego można również ocenić jego główne właściwości:

Czułość, odporność, skład produktów wybuchu, a więc moc substancji, jej interakcja z innymi substancjami (na przykład z materiałem powłoki) oraz szereg innych właściwości.

Charakter wiązania między grupami nitrowymi a węglem (w nitrozwiązkach i nitroestrach) determinuje wrażliwość materiału wybuchowego na wpływy zewnętrzne oraz jego stabilność (zachowanie właściwości wybuchowych) w warunkach przechowywania. Na przykład nitrozwiązki, w których azot z grupy NO 2 jest związany bezpośrednio z węglem (C-NO 2), są mniej wrażliwe i trwalsze niż nitroestry, w których azot jest związany z węglem przez jeden z atomów tlenu grupa ONO2 (C-O-NO2); takie wiązanie jest słabsze i sprawia, że ​​materiał wybuchowy jest bardziej wrażliwy i mniej odporny.

Liczba grup nitrowych zawartych w materiale wybuchowym charakteryzuje siłę tego ostatniego, a także stopień jego wrażliwości na wpływy zewnętrzne. Im więcej grup nitrowych w cząsteczce wybuchowej, tym jest ona silniejsza i wrażliwsza. Na przykład, mononitrotoluen(posiadający tylko jedną grupę nitrową) jest oleistą cieczą, która nie ma właściwości wybuchowych; dinitrotoluen, zawierający dwie grupy nitrowe, jest już materiałem wybuchowym, ale o słabych właściwościach wybuchowych; i w końcu trinitrotoluen (TNT), mający trzy grupy nitrowe, jest materiałem wybuchowym o całkiem zadowalającej mocy.

Związki dinitro mają ograniczone zastosowanie; Większość nowoczesnych materiałów wybuchowych zawiera trzy lub cztery grupy nitrowe.

Obecność niektórych innych grup w składzie materiału wybuchowego również wpływa na jego właściwości. Na przykład dodatkowy azot (N3) w heksogenie zwiększa czułość tego ostatniego. Grupa metylowa (CH 3) w TNT i tetrylu przyczynia się do tego, że te materiały wybuchowe nie wchodzą w interakcje z metalami, podczas gdy grupa hydroksylowa (OH) w kwasie pikrynowym jest przyczyną łatwego oddziaływania substancji z metalami (z wyjątkiem cyny) oraz pojawienie się tak zwanych pikrynianów jednego lub więcej innych metali, które są materiałami wybuchowymi bardzo wrażliwymi na uderzenia i tarcie.

Materiały wybuchowe otrzymane przez zastąpienie wodoru metalem w kwasie fluorowodorowym lub piorunowym powodują wyjątkową kruchość wiązań wewnątrzcząsteczkowych, aw konsekwencji szczególną wrażliwość tych substancji na mechaniczne i termiczne wpływy zewnętrzne.

Przy wybuchach w życiu codziennym przyjmuje się trzecią klasyfikację materiałów wybuchowych: - zgodnie z dopuszczalnością ich używania w określonych warunkach.

Zgodnie z tą klasyfikacją wyróżnia się trzy główne grupy:

1. Materiały wybuchowe dopuszczone do prac otwartych.

2. Materiały wybuchowe dopuszczone do pracy pod ziemią w warunkach w miarę możliwości bezpiecznych przed wybuchem metanu i pyłu węglowego.

3. Materiały wybuchowe dopuszczone tylko do warunków, w których istnieje zagrożenie wybuchem gazu lub pyłu (bezpieczne materiały wybuchowe).

Kryterium przypisania materiału wybuchowego do jednej lub drugiej grupy jest ilość trujących (szkodliwych) gazów uwolnionych podczas wybuchu oraz temperatura produktów wybuchu. Tak więc TNT, ze względu na dużą ilość trujących gazów powstających podczas jego wybuchu, może być stosowany tylko w pracach otwartych ( budownictwo i wydobycie kamieniołomów), natomiast materiały wybuchowe na bazie saletry amonowej są dozwolone zarówno w pracach odkrywkowych, jak i podziemnych w warunkach niestwarzających zagrożenia gazowego i pyłowego. Do prac pod ziemią, gdzie możliwa jest obecność wybuchowych mieszanin gazów i pyłów z powietrzem, dopuszcza się wyłącznie materiały wybuchowe o niższej temperaturze produktów wybuchu.