DE2462330B2 - Explosivstoffe - Google Patents

Description

NH₂ H—C—C —H + 2O==C

!! Il \

O O NH,

NO₂ NO₂

(HI)
Tetranitroglycoluril

Hexogen besitzt eine Kristalldichte von 1,82 g/ml bei 20⁰C und eine maximale theoretische Detonationsgeschwindigkeit bei dieser Dichte von 8800 m/s.

Octogen besitzt in der ^-kristallinen Form eine

Kristalldichte von 13 g/ml bei 20⁰C und eine maximale

theoretische Detonationsgeschwindigkeit bei dieser Dicht« von 9100 m/s. Octogen JS wandelt sich außerdem bei Temperaturen um 160⁰C in eine als Octogen «

bezeichnete kristalline Form um, die gegenüber

ic Erschütterungen bzw. Schockeinwirkung empfindlicher

ist und eine mit 1,8 g/ml geringere Dichte als die j3-Foi m aufweist

In der Praxis werden Hexogen und Octogen mit geringeren Dichten als den Kristaildichten 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:

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

Glycoluril (1) und Dinitroglycoluril (II) sind bekannte Verbindungen und in der Literatur angegeben (vgl. insbesondere B e i 1 s t e i η, Handbuch der Organischen Chemie, Bd. XXVI, 4. Aufl., S. 443). Die Exploüiveigenschaften 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 N₂Os durchgeführt: Nach einer ersten Ausführungsweise dieses Verfahrens geht man von Glycoluril aus und unterzieht es in einem ersten Schritt einer klassischen Dinitrierung mit Salpetersäure. Das erhaltene Dinitroglycoluril wird anschließend abgetrennt und kann in einem zweiten Schritt mit rauchender Salpetersäure zum Tetranitroglycoluri! 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 durchzuführen.

Die verwendete rauchende Salpetersäure besteht dabei vorzugsweise aus einem Gemisch, daß 5-50 Gew.-% Salpetersäureanhydrid N₂O₅ 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 Glycoluril, vorzugsweise trocken, in rauchende Salpetersäure einbringt und die Temperatur des Reaktionsgemisches während der Dauer der Zugabe und der nachfolgenden Reaktion zwischen —5 und +50⁰C 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

Pentrit

Schlag- bzw. Stoßempfindlichkeit, kgm*) 03 0,45 0,52 031

Reibungsempfindlichkeit 29 11,5 10 4,5

kgf(=O,lkp)

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

Claims (1)

1. 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