Гексоген флегматизируют воскообразными веществами в составах А-IХ-I, А-IХ-2 или специальным лаком в составе ГФГ-2; с тротилом или алюминием – шашки ТГА; в виде пластичных и эластичных ВВ на основе гексогена. Используют в некоторых типах твердых ракетных топлив в качестве активного горючего.
Гексоген по мощности значительно превзошёл ранее применявшиеся бризантные взрывчатые вещества: 1 кг гексогена, занимающий объем 0,6л, выделяет при взрыве 5,40 МДж за 10-5 с, что соответствует 500 ГВт - т.е. в десятки раз больше, чем мощность крупнейшей электростанции; а энергии, полученной при взрыве 200 г этого ВВ при условии полного использования, достаточно для того, чтобы поднять массу в 120 тонн на высоту в 1 метр. Во время второй мировой войны он широко использовался для изготовления детонаторов и разрывных зарядов бронебойных и кумулятивных боеприпасов.
Получают гексоген нитрованием уротропина (CH2)6N4 (температура плавления 165°С, хорошо растворим в воде, температура вспышки 190°С, фугасность 190 мл.):
С целью увеличения выхода гексогена возможно использование динитрата уротропина вместо чистого уротропина, но при этом важное значение имеют концентрация азотной кислоты и наличие оксидов азота, которые способны вызывать окисление или "выгорание" уротропина. Гексоген, полученный нитрованием динитрата уротропина, почти полностью растворяется в азотной кислоте. Для его выделения данный раствор разбавляют до концентрации кислоты <60%, при которой растворимость гексогена незначительна. При этом необходимо предотвращать повышение температуры.
Чувствительность к удару меньше, чем у ТЭНа, но больше, чем у тротила. Наряду с ТЭНом гексоген является сильнейшим и наиболее бризантным ВВ. Для уменьшения чувствительности гексоген обычно флегматизируют парафином или воском. В чистом виде он пригоден только для изготовления капсюлей-детонаторов (в качестве вторичного инициирующего ВВ) и детонирующих шнуров. В смесях с тротилом гексоген используется для снаряжения боеприпасов, а также применяется в качестве компонента некоторых сортов аммонитов с целью увеличения их мощности и для изготовления зарядов и торпед, используемых при прострелке нефтяных скважин. В качестве примера использования гексогена в пластиковых взрывчатках можно указать пластифицированный гексоген С-1 (название по военной классификации) - смесь 88% гексогена, 11% вазелина и 1% белкового (казеинового) клея в пластиковой укупорке.
Для ВВ с отрицательным кислородным балансом, коим является гексоген, преобладающей реакцией считают окисление углерода до СО: 2С+O2=2CO. Если при этом не весь кислород расходуется, то его остаток практически равными долями идет на окисление СО до СО2 и Н2 до H2O, что обусловлено близкими тепловыми эффектами реакций CO+0,5O2=CO2+242 кДж/моль и H2+0,5O2=H2O+282 кДж/моль. По этой схеме гексоген при взрыве образует следующие продукты распада: С3H6N3(NO2)3=3H2O+3CO+3N2 с тепловым эффектом 1128 кДж/моль или 5400 кДж/кг. Объём образующихся газов при взрыве составляет порядка 0,890 м3/кг.
Октоген (циклотетраметилентетранитрамин, НМХ) C4H8N8O8 - кристаллический белый порошок; плотность монокристаллов 1,9 г/см3; температура плавления с разложением 277°С. Температура вспышки 335°С. Токсичен. Скорость детонации около 9 км/с. Получен в 1941 г. Обладает относительно высокой термостабильностью. Входит в состав твердых ракетных топлив. Его используют в зарядах для перфорации глубоких нефтяных скважин с температурой выше 180°С. Имеет 4 кристаллических модификации. Одна из них - β-модификация - является стабильной формой, обладает наименьшей чувствительностью к механическим воздействиям.
ТЭН (тетранитропентаэритрит) C5H8(ONO2)4 получен в 1894 году. Кристаллический порошок белого цвета. Плотность монокристаллов 1,728 г/см3. Влаги не боится. Скорость детонации 8,2÷8,7 км/с. Температура вспышки 255°С, температура плавления с разложением - 141°С, работоспособность 500 см3. Чувствительность к удару 30 см. Химически стойкое вещество. Теплота взрыва 6201 кДж/кг. Бризантность высокая: свинцовый столбик разрушается. Небольшие количества тэна сгорают спокойно, при повышенном давлении горение переходит во взрыв. Обладает высокой чувствительностью к трению и удару, поэтому его выпускают не только в чистом виде, но и флегматизированным парафином и другими подобными веществами. Критический диаметр детонации тэна при плотности 1 г/см3 равен 3 мм. Используется в качестве вторичного инициирующего ВВ в некоторых КД. Застывшая суспензия тэна в тротиле (пентолит) применяется в шашках в качестве промежуточных детонаторов. Используется для изготовления пластитов и эластитов. Применяется в качестве медицинского препарата под названием "ЭРИНИТ", который является аналогом нитроглицерина. Кроме этого, ТЭН нашел широкое применение в детонирующих шнурах, поскольку имеет критический диаметр детонации - 1 мм.
Нитроглицерин (тринитрат глицерина, НГ, НГЦ) C3H5(ONO2)3
Цвет
Плотность, г/см3
Тзамерзания, C
Скорость детонации, м/с
Бесцветен
1,600 (при 16C)
+13,2
7500
КБ,%
Температура взрыва, t 0C
М, г/моль
Растворимость в H2O, г/дм3
+3,5
4100
227
1,800 (при 20C)
представляет собой маслянистую бесцветную жидкость с характерным сладким вкусом (технический нитроглицерин имеет слабо жёлтую окраску). При температуре более 50°С летуч. Хорошо растворим в большинстве органических растворителей, хорошо растворяет коллоидный хлопок, на чем основано получение желатинизированного нитроглицерина для пластичных динамитов. Заключает в себе большой запас энергии: его работоспособность 590 см3, бризантность по Гессу 24-26 мм. Является сильнодействующим ядом, вызывая острые головные боли при вдыхании его или при соприкосновении с кожей. От пламени загорается с некоторым трудом; легко воспламеняется искрой огнепроводного шнура. В небольших количествах (до 2 кг) сгорает спокойно. Горение больших количеств переходит во взрыв.
С химической точки зрения нитроглицерин представляет собой глицеринтринитрат: CH2ONO2-CHONO2-CH2ONO2.
Тринитроглицерин впервые получил в 1846 г. в Италии химик-исследователь А. Собреро. Это, безусловно, способствовало целому комплексу исследований по поиску новых ВВ. Однако до 1854 г. нитроглицерин из-за большой опасности при получении и использовании на практике не был востребован. Впервые предложение о практическом применении нитроглицерина для разрывных зарядов в артиллерийских снарядах внес в 1854 году, во время Крымской войны, профессор Н.Н. Зинин. Но вследствие большой опасности при снаряжении и при использовании боеприпасов, начинённых нитроглицерином, Главное артиллерийское управление отказалось от применения нитроглицерина. Поэтому впервые чистый нитроглицерин был применен для изготовления взрывчатых смесей в горно-добывающей промышленности только в 1867 г. Однако на золотых приисках в Восточной Сибири при производстве взрывных работ артиллерийский офицер З.Ф. Петрушевский, работавший под руководством знаменитого русского химика Н.Н. Зинина, использовал разработанное им в 1853 г. ВВ на основе нитроглицерина, аналогичное по составу динамитам - «магнезиальный динамит» (75% нитроглицерина и 25% углекислого магния). Но подлинную революцию в мирном и военном применении динамитов и порохов на основе нитроглицерина, а также средств их инициирования произвел знаменитый шведский инженер и предприниматель А. Нобель, разработавший в 1888 г. нитроглицериновый баллиститный порох, получаемый путем желатинизации нитроцеллюлозы нитроглицерином. В России технологию бездымного пироксилинового пороха разработал в 1891 г. Д.И. Менделеев.