DE2462330A1 - Explosivstoffe auf der basis von dinitroglycoluril - Google Patents

Description

550-25-452P 5· 5· 1976

Societe Nationale des Poudres et Explosifs, PARIS (Prankreich)

Explosivstoffe auf der Basis von Dinitroglycoluril

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.

Hexogen besitzt eine Kristalldichte von 1,82 g/ml bei 20 ⁰C und eine maximale theoretische Detonationsge-

60 9849/0374

schwindigkeit bei dieser Dichte von 8800 m/s.

Octogen besitzt in der ß-kristallinen Form eine Kristalldichte von 1,91 g/ml bei 20 ⁰C und eine maximale theoretische Detonationsgeschwindigkeit bei dieser Dichte von 9100 m/s. Octogen ß wandelt sich außerdem bei Temperaturen um 160 ⁰C in eine als Octogen 06 bezeichnete kristalline Form um, die gegenüber Erschütterungen bzw. Schockeinwirkung empfindlicher ist und eine mit 1,8 g/ml geringere Dichte als die ß-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 anstelle von Hexogen oder Octogen geeignet machen.

Dinitroglycoluril wird ausgehend von Glyoxal und Harnstoff als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Tetranitroglycöluri1 durch Nitrierung von Glycoluri1 gemäß der nachstehenden Reaktionsfolge erhalten:

609849/0374

H-C-C -H + 20=C Il Il

O O

NO,

NO, f «

■N

0 =

NH,

NN NO₂ NO₂

(III) Tetranitroglycoluril

= ο

= O

NO₂ H (H) Dinitroglyc oluril

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 (I) und Dinitroglycoluril (II) sind bekannte Verbindungen und in der Literatur angegeben (vgl. insbesondere Beilstein, Handbuch der Organischen Chemie, Bd. XXVI, 4. Aufl., Seite 443). Die Explosiveigenschaften des Dinitroglycolurils sind allerdings noch nicht beschrieben.

Die Nitrierungsreaktion wird nach der DT-Patentanmeldung P 24 35 651.2-44 mit Hilfe eines

. 609849/0374

auch als rauchende Salpetersäure bezeichneten Gemische aus Salpetersäure und Salpetersäureanhydrid NpOp. 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 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, Polynitrierungsreaktionen in mehreren Stufen durchzuführen.

Die verwendete rauchende Salpetersäure besteht dabei vorzugsweise aus einem Gemisch, das 5-50 Gew.-% Salpetersäureanhydrid N₂Op. 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 Glyooluril, vorzugsweise trocken, in rauchende Salpetersäure einbringt und die Temperatur des Reaktionsgemisches während der Dauer der Zugabe und der nachfolgenden Reaktion zwischen -5 und +50 ⁰C hält, was dadurch erleichtert wird, daß die Nitrierung sehr wenig exotherm ist. Bei Tempera-

609849/Q374

türen unterhalb -5 ⁰C ist die Reaktionsgeschwindigkeit sehr gering. Oberhalb 50 ⁰C gewinnen Nebenreaktionen der Oxidation Bedeutung, was die Ausbeute an Reinprodukt verringert,

Dinitroglycoluril zeigt Eigenschaften, die seine Verwendung als Sprengstoff ermöglichen. Der praktische £nwendungskoeffizient beträgt 90 im Vergleich zu Melinit, die Dichte 1,92 g/ml bei 25 ⁰C

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

	Dinitroglycol uril	Hexogen	Octogen	Pentrit
Schlag- bzw. Stoß empfindlichkeit % kgm Reibungs emp findli ch- keit kgf (= 0,1 kp)	0,5 29	0,45 11,5	0,52 10	0,31 4,5

bestimmt mit der Julius-Peters-Apparatur nach der Methode von H.D. MALLORY, 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.

609849/037A

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verwendung von Dinitroglycoluril als Explosivstoff.

   V*"

   809849/0374