DE2462330C3

DE2462330C3 - Explosivstoffe

Info

Publication number: DE2462330C3
Application number: DE19742462330
Authority: DE
Inventors: Jacques Paris; Emeury Jean-Marie Louis; Kehren Jean-Paul Andre Marie; Sorgues; Boileau (Frankreich)
Original assignee: Ausscheidung aus: 24 35 651 Societe Nationale des Poudres et Explosifs, Paris
Priority date: 1973-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1978-02-02

Description

H—C-C-H + 2O=-C

O O

Hexogen besitzt eine Kristalldichte von 1,82 g/ml bei 20° C und eine maximale theoretische Detonationsgeschwindigkeit bei dieser Dichte von 8800 m/s.

Octogen besitzt in der ^-kristallinen Form eine

Kristalldichte von 1,9 g/ml bei 20° C und eine maximale theoretische Detonationsgeschwindigkeit bei dieser Dichte von 9100 m/s. Octogen β wandelt sich außerdem bei Temperaturen um 160° C in eine als Octogen α bezeichnete kristalline Form um, die gegenüber

ίο Erschütterungen bzw. Schockeinwirkung empfindlicher

ist und eine mit 1,8 g/ml geringere Dichte als die 0-Form

aufweist

In der Praxis werden Hexogen und Octogen mit geringeren Dichten als den Kristalldichten verwendet, was mit einer deutlichen Verringerung ihrer Detonationsgeschwindigkeit verbunden ist.

Es wurde nun gefunden, daß Dinitroglycoluril sehr interessante Eigenschaften aufweist, die es zu einer Verwendung als Sprengstoff an Stelle von Hexogen oder Octogen geeignet machen.

Dinitroglycoluril wird ausgehend von Glyoxal und Harnstoff als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Tetranitroglycoluril durch Nitrierung von Glycoluril gemäß der nachstehenden Reaktionsfolge erhalten:

O=C I C O

N N

(D

NO₂ NO₂

N N

I I

NO, NO₂

(III)
Tetranitroglycoluril

NO₂ H

Ui)
Dinilroglycoluril

Die Verbindungen (II) und (111) können in Form von verschiedenen Isomeren und Konformeren vorliegen; die oben angegebenen Strukturen dienen entsprechend nur der Erläuterung des Reaktionsschemas.

Glycoluril (I) und Dinifoglycoluril (II) sind bekannte Verbindungen und in der Literatur angegeben (vgl. insbesondere B e i I s t e i η, Handbuch der Organischen Chemie, Bd. XXVI, 4. Aufl., S. 443). Die Explosiveigenschaften des Dinitroglycolurils sind allerdings noch nicht beschrieben.

Die Nitrierungsreaktion wird nach der DT-OS 24 35 651 mit Hilfe eines auch als rauchende Salpetersäure bezeichneten Gemischs aus Salpetersäure und Salpetersäureanhydrid N2O5 durchgeführt: Nach einer ersten Ausführungsweise dieses Verfahrens geht man von Glycoluril aus und unterzieht es in einem ersten S3 Schritt einer klassischen Dinitrierung mit Salpetersäure. Das erhaltene Dinitroglycoluril wird anschließend abgetrennt und kann in einem zweiten Schritt mit rauchender Salpetersäure zum Tetranitroglycoluril nitriert werden.

Der Vorteil dieser Verfahrensweise, bei der Dinitroglycoluril als Zwischenprodukt entsteht, beruht auf der technologischen Erfahrung, daß es zur Erzeugung von Produkten höherer Qualität oft interessant ist, PoIynitrierungsreaktionen in mehreren Stufen durchzufüh-(15 ren.

Die verwendete rauchende Salpetersäure besteht dabei vorzugsweise aus einem Gemisch, daß 5-50 Gew.-% Salpetersäureanhydrid N₂Os enthält. Die

Anwendung von Nitrierbädern mit über 50% ist aus Gründen der Löslichkeit des Salpetersäureanhydrids in der Salpetersäure bei der Verfahrenstemperatur schwierig; unterhalb 5% besitzt das Nitrierbad keine zur Ausführung der Nitrierung in vernünftigen Zeiten hinreichende Aktivität mehr.

Die Nitrierung wird dabei so vorgenommen, daß man Glyeoluril, vorzugsweise trocken, in rauchende Salpetersäure einbringt und die Temperatur des Reaktionsgemisches während der Dauer der Zugabe und der nachfolgenden Reaktion zwischen -5 und + 50°C hält, was dadurch erleichtert wird, daß die Nitrierung sehr wenig exotherm ist. Bei Temperaturen unterhalb -5° C ist die Reaktionsgeschwindigkeit sehr gering. Oberhalb 50⁰C gewinnen Nebenreaktionen der Oxidation Bedeutung, was die Ausbeute an Reinprodukt verringert

Dinitroglycoluril zeigt Eigenschaften, die seine Verwendung als Sprengstoff ermöglichen. Der praktische Anwendungskoeffizient beträgt 90 im Vergleich zu Melinit (Pikrinsäure), die Dichte 1,92 g/ml bei 25°C.

Zu Vergleichszwecken sind die Eigenschaften des Dinitroglycolurils in der folgenden Tabelle mit den Eigenschaften von Hexogen, Octogen und Pentrit (Pentaerythrit-tetranitrat), verglichen:

Dinitroglycoluril Hexogen

Octogen

Pentrk

Schlag- bzw. Stoßempfindlichkeit, kgm^#)	0,5	0,45	0,52	0,31
Reibungsempfindlichkeit	20	11,5	10	4,5
kgf(=O,ll;p)

*) Bestimmt mit der Julius-Peters-Apparatur nach der Methode von H. D. M a 11 ο ry, The development of impact sensitivity tests at the Explosive research laboratory. Brucelon. Pennsylvania, during the years 1941 — 1945, U.S. Naval Ordnance Lab-White Oak, Maryland, 1956. Report 4236.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Dinitroglycoluril als Explosivstoff.

Die Erfindung betrifft die Verwendung des als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Tetranitroglycoluril aus Glycoluril erhältlichen Dinitroglycolurils als Sprengstoff.

In der Sprengstofftechnologie ist bekannt, daß für manche Anwendungen Sprengstoffe benötigt werden, die zugleich hohe Dichte und hohe Detonationsgeschwindigkeit besitzen.

Als Sprengstoffe, die diese beiden Bedingungen erfüllen, werden bisher hauptsächlich Cyclotrimethylentrinitramin, auch Hexogen oder RDX genannt, sowie Cyclotetramethylentetranitramin, auch als Octogen oder HMX bezeichnet, verwendet.