CC BY
26
УДК 615.011
Г. Г. Гаджиев, А. Я. Васин*, А. А. Матвеев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 * [email protected]
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К УДАРУ ЛЮМИНОЛА, ЕГО НИТРОПРОИЗВОДНЫХ И ПАРАДИНИТРОЗОБЕНЗОЛА
С использованием метода критических давлений определено, что исследуемые вещества обладают чувствительностью к удару. Установленные значения критических давлений оказались на одном уровне с известными твердыми взрывчатыми веществами. По данным наблюдений высказано предположение о наибольшей опасности натриевой соли 5-нитро-2,3-дигидрофталазин-1,4-диона и 1,4-динитрозобензола.
Ключевые слова: чувствительность к удару, метод критических давлений, нитросоединения, нитрозосоединения, критическая толщина, средняя прочность образцов.
Пожаровзрывоопасные свойства 1,4-динитрозобензола (ПДНБ), 5-амино-2,3-
дигидрофталазин-1,4-диона (люминола), 5-нитро-2,3-дигидрофталазин-1,4-диона (НДФД) и его натриевой соли (Na-НДФД) были подробно изучены по методикам ГОСТ 12.1.044, а также с помощью ДТА и ДСК [1-2]. Сделан вывод о том, что все вещества, кроме люминола, являются склонными к взрывчатому превращению, а наиболее опасным является Na-НДФД. ПДНБ используется в качестве вулканизирующего агента для полимерных материалов, а люминол - как лекарственный препарат, хемилюминесцентный индикатор и применяется в органическом синтезе и биохимии.
Для обеспечения безопасности производства и использования данных соединений необходимо также обладать информацией об их чувствительности к механическим воздействиям. В данной работе исследовалась чувствительность веществ к механическому удару. Испытания проводились по аналогии с лабораторными определениями чувствительности твердых взрывчатых веществ (ТВВ) к удару - с использованием метода критических давлений (КД) [3]. В соответствии с этим методом из исходного вещества под давлением 0,3 ГПа прессовались исследуемые образцы в виде дисков диаметром 2R=10 мм с различной толщиной h0 от 0,1 до 1,5 мм. В качестве ударного инструмента применялся вертикальный копер с грузом массой 10 кг. Высота сбрасывания груза - 40 см. Спрессованные образцы помещались в зазор между торцами двух стальных цилиндрических роликов диаметром 10 мм (безмуфтовый вариант испытательного прибора со свободным истечением вещества). Снаряженная роликовая сборка вместе с тензодатчиком давления на третьем ролике, соосном с двумя другими, устанавливалась в основание копра. Механическая жесткость копровой системы нагружения составляла 0,33 МН/мм. Давление удара и сигнал от фотоприемника (германиевый фотодиод ФД-10Г с областью спектральной чувствительности 0,5-1,75 мкм) о моменте возникновения взрыва в образце одновременно регистрировались на двухканальном осциллографе PCS 500 с полосой пропускания 50
МГц и далее обрабатывались на персональном компьютере.
Проведенные эксперименты показали, что исследованные образцы чувствительны к удару. Для всех четырех веществ удары сопровождались звуковыми эффектами, иногда достаточно сильными, появлением запаха, а также вспышками света, зафиксированными фотодиодом. В результате осмотра контактных поверхностей роликов после удара, установлено, что наибольшее почернение, выгорание и выброс вещества из-под роликов характерны для Ка-НДФД и ПДНБ. В результате взрыва НДФД оставалась часть не изменившего цвет вещества с небольшой долей почернения. У люминола изменения цвета не наблюдалось вообще, а также, стоит заметить, была наименьшая интенсивность вспышек света.
На рис. 1 представлена типичная осциллограмма давления удара (нижний луч) и сигнала фотодиода, для удара без взрыва, а так же вид роликов с веществом после удара. На рис. 2 изображена типичная осциллограмма для удара с характерными деталями процесса возбуждения взрыва при первом разрушении (сколе) образца.
На рис. 2 видно, что с начала удара наблюдается линейный во времени рост давления в течение —100 мкс, продолжающийся до момента резкого спада при Р0 — 1,2 ГПа, с которого начинается разрушение образца. К концу разрушения, продолжающегося в течение —10 мкс, давление снижается примерно в два раза. Разрушению образца сопутствует сильный сигнал с фотодиода и звуковой эффект от взрыва.
С использованием гиперболической связи Р0(Ь0) в виде Р0 = о0(1 + 0,385К/Ь0), определялась средняя прочность образцов на сжатие при ударе опр. Согласно методу КД строились зависимости давления разрушения Р0 от толщины зарядов Ь0 (Р0 = Опр(1 + 0,385И/Ь0)). Точки на графиках Р0(Ь0), в которых наблюдаются переходы от разрушений со взрывом при первом сколе, к разрушениям со взрывом при последующих сколах или к простым разрушениям, называются критическими (Ькр, Ркр). Данные зависимости для исследованных образцов представлены на рис. 3 (черные точки - взрывы при первом сколе, синие точки - взрывы при втором и последующих сколах, светлые точки - отказы).
Рис. 1. Осциллограмма давления удара №-НДФД, т = 15 мг, Ь0 = 0,13 мм и вид роликов после удара
&/: 55.78тУ (54.84) (-0.94) Л: 0.15т* 1Л*6.58кНг
Рис. 2. Осциллограмма давления удара №-НДФД, Е = 39 Дж, т = 25 мг, Ь0 = 0,20 мм и вид роликов после удара
а)
Го, I I
1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0,6 0,4 0,2 0
О б) Г», Г] 1.6 1,4 1.2 1 0,8 0,6 0.4 0,2 О
о О \
\ • \
( * N
•
•
0,10 0,20 0,30
0,50 0,60 Ьо, мм
В)
р0.]
1,6
1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
ГПа
% \ ► \
N N Л
\
• • ч ч
0,00 Г)
одо
0,20
0,30
0,40 0,50
Ио, мм
*
\
\ \ О \
V >
•
• о
1.8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0.2 0
ГПа \ \
с \ ) N
\ \
\ \
• \ N
N
• ©
2
0,00
0,10 0,20 0,30
0,40
0,50 0,60 Ио, мм
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0,6 0,7 Но, мм
Рис. 3. Зависимости давлений разрушения образцов от Ь0: а) №-НДФД, б) НДФД, в) ПДНБ, г) люминол.
Критические параметры инициирования исследованных веществ, а также известных ТВВ [3] представлены в таблице 1.
Таблица 1. Критические параметры инициирования _исследованных веществ и известных ТВВ
№ Вещество Одр, P h^,
МПа ГПа мм
1 Na-НДФД 121 0,64 0,45
2 НДФД 81 0,55 0,34
3 ПДНБ 93 1,09 0,18
4 Люминол 116 0,58 0,48
5 Тэн - 0,49 0,27
6 Октоген - 0,64 0,45
7 Гексоген - 0,7 0,25
8 Тетрил - 0,84 0,12
9 Тротил - 1,2 0,08
Замечено, что с уменьшением Ркр возрастает в среднем уровень чувствительности ТВВ к удару. Полученные данные свидетельствуют о том, что исследованные вещества по чувствительности к удару располагаются в одном ряду с мощными ТВВ.
Их чувствительность можно объяснить возникновением тепловых вспышек, возникающих вследствие быстрой (в течение ~10 мкс) накачки энергии из копровой системы нагружения в разрушающиеся образцы. Из-за действия сил инерции эта энергия сначала аккумулируется в образце, стимулируя протекание в нем физических или химических превращений, а затем расходуется на радиальный разброс продуктов разрушения, а также газовых и конденсированных продуктов реакции.
По данным наблюдений, можно предположить, что в результате удара наиболее интенсивно разлагаются Ка-НДФД и ПДНБ, что повышает опасность данных соединений, по сравнению с НДФД и люминолом.
Стоит отметить, что на основании данного исследования и предыдущих работ [1-2] к процессам получения и переработки Ка-НДФД и ПДНБ необходимо применять повышенные требования безопасности, исключающие возможность достижения критических параметров.
Гаджиев Гарун Гамзатович, ведущий инженер кафедры техносферной безопасности РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Васин Алексей Яковлевич, д.т.н., профессор кафедры техносферной безопасности РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Матвеев Алексей Анатольевич, аспирант кафедры техносферной безопасности РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Гаджиев Г.Г., Васин А.Я., Аносова Е.Б. Влияние эксплозифорных группировок на пожаровзрывоопасность органических соединений / Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. Том XXVIII, № 2 (151) -М.:РХТУ, 2014, с. 53-56.
2. Аносова Е. Б., Васин А.Я., Ляшенко С.М., Маринина Л.К., Гаджиев Г.Г. Термическая устойчивость и пожаровзрывоопасность продуктов и полупродуктов синтеза лекарственных препаратов / Пожарная безопасность, 2016, № 1, с. 163-168.
3. Дубовик А.В. Чувствительность твердых взрывчатых систем к удару. М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2011. 276 с.
Gadzhiev Garun Gamzatovich , Vasin Alexey Yakovlevich*, Raikova VladaMiroslavovna, Matveev Alexey Anatol'evich
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * [email protected]
SENSITIVITY TO IMPACT of PARANITROSOBENZENE, LUMINOL AND LUMINOL'S NITRO-DERIVATIVES
Abstract
Using the method of critical pressures it was determined that investigated substances have sensitivity to impact. The established values of critical pressures were level with the known solid explosives substances. According to experiments it is suggested about the greatest danger of sodium salt of 5-nitro-2,3-dihydrophthalazine-1,4-dione and 1,4-dinitrosobenzene.
Key words: sensitivity to impact, method of critical pressures, nitro compounds, nitroso-compounds, critical layer, average hardness of samples.
