Органические горючие

В качестве горючих применяется также очень большое коли­чество разнообразных органических соединений. Некоторые из них служат одновременно и цементаторами. Наиболее часто применяе­мые органические соединения можно подразделить на следующие группы: углеводороды, углеводы, горючие связывающие вещества (жиры, смолы, лаки), растворители.

У г л е в о д о р о д ы

Углеводороды — обширная группа органических соединений, со­стоящих из углерода и водорода. В зависимости от количества ато­мов углерода и водорода в молекуле и их взаимной связи, опреде­ляющих строение молекулы, получаются продукты различных свойств.

Из углеводородов в качестве горючих в пиротехнике применяют парафин, нафталин, антрацен и некоторые другие.

П а р а ф и н — белое или слегка желтоватое вещество, плавя­щееся в зависимости от состава при 45—110°. Это продукт перегонки нефти, состоящий из углеводородов; он замедляет горение некоторых составов, т. е. служит флегматизатором. Парафин не растворяется в воде и применяется в качестве защитного слоя для предохранения от увлажнения различных изделий.

Парафин, применяемый в составах, растворяют в органических растворителях (в бензине).

Н а ф т а л и н С₁₀Н₈, молекулярный вес 128,6; получается при переработке каменноугольной смолы. Нафталин имеет очень важ­ное значение в производстве красителей, медикаментов.

Нафталин кристаллизуется в виде белых кристаллов и может возгоняться; эта способность нафталина используется для очистки его. Температура плавления 80,1°.

При полном сгорании нафталин образует воду и углекислый газ по уравнению:

С₁₀Н₈ + 24 O  10 СO₂ + 4 Н₂O.

А н т р а ц е н С₁₄Н₁₀, молекулярный вес 178,08; как и нафта­лин, — ароматический углеводород. Это кристаллическое вещество с температурой плавления 217,0°. В технике антрацен получается из составных частей каменноугольной смолы (из антраценового масла).

Антрацен, как и нафталин, служит горючим веществом в пиро­технических составах.

У г л е в о д ы

Углеводы — органические соединения, в состав которых входят углерод, водород и кислород; отношение числа атомов кислорода к водородным такое же, как в воде, т. е. 1:2. Это и объясняет их название — углеводы.

К группе углеводов принадлежат горючие — сахар, крахмал и др.

К р а х м а л С₆Н₁₀O₅, молекулярный вес 162; имеет вид белого порошка, образуется в растительных организмах вследствие погло­щения ими углекислоты. Клубни картофеля, зерна хлебных расте­ний содержат много крахмала; из них он чаще всего и добывается.

Крахмал нерастворим в холодной воде, но при нагревании с во­дой разбухает и образует мутную жидкость — крахмальный клейстер.

В пиротехнике крахмал применяется в качестве горючего, а также в качестве клейстера.

Д е к с т р и н получают, нагревая крахмал до 150° с неболь­шим количеством азотной кислоты (около 0,5%) и очищая получен­ный продукт.

Декстрин растворим в воде и употребляется большей частью как склеивающее вещество, но его можно использовать и как горючее.

Т р о с т н и к о в ы й с а х а р С₁₂Н₂₂O₁₁, молекулярный вес 342,2; белое вещество, сладкое на вкус, употребляемое в пищу; горючее вещество, иногда применяется в пиротехнических составах; хорошо растворяется в воде.

М о л о ч н ы й с а х а р C₁₂H₂₂O₁₁*H₂O, молекулярный вес 360,2; углевод, сходный по составу и свойствам с тростниковым сахаром. Применяется в качестве горючего, большей частью в составах цвет­ных дымов, негигроскопичен, растворим в горячей воде.

Г о р ю ч и е с в я з ы в а ю щ и е в е щ е с т в а

Сюда относятся вещества, служащие одновременно горючими и склеивающими веществами, например, маслянистые вещества (олифа, эфирные масла), различные смолы, которые можно приме­нять с разными растворителями также и в виде лаков, и др.

Связывающие вещества называются также ц е м е н т а т о р а м и.

О л и ф а — переработанное льняное (или конопляное) масло. Для получения олифы масло нагревают до 200—260° в течение не­скольких часов; для окисления добавляют соединения свинца или марганца — сурик, перекись марганца, борнокислый марганец. Такие соединения называются сиккативами.

Олифу можно получить и так называемым холодным способом. Льняное масло нагревается до 120^150°, затем в нем растворяется 1—5% органических соединений свинца, марганца или кобальта (чаще всего берут льнянокислые соли) и через раствор продувается струя воздуха.

Таким образом, олифа представляет собой масло, окисленное под действием высокой температуры и кислорода.

Сиккативы ускоряют высыхание олифы.

Хорошо приготовленная олифа должна быть прозрачной и цветом от светло-желтой до темно-бурой.

Известны способы получения искусственной олифы.

Олифа применяется большей частью в таких составах, от которых не требуется быстрого высыхания, так как длительность ее высы­хания около 14 суток. Олифа хорошо обволакивает частицы соста­вов, покрывая их после затвердевания пленкой, которая защищает от влияния воздуха, влаги и т. п.

Э ф и р н ы е м а с л а изредка применяются при изготовлении изделий, которые должны распространять при горении приятный запах. Для этой цели можно употреблять различные эфирные масла. Эфирными маслами можно также смазывать некоторые составы для удобства работы с ними.

С к и п и д а р о ч и щ е н н ы й, или т е р п е н т и н, извлекается перегонкой из сосновой смолы, легко высыхает и твердеет. По внеш­нему виду это летучая, бесцветная, желтеющая на воздухе жидкость с характерным, резким запахом. Применяется для изготовления разных мастик.

Смолы

Смолы естественные и искусственные широко применяются при приготовлении пиротехнических составов.

Из естественных смол употребляют канифоль, шеллак, аравий­скую камедь, естественный каучук, мастике и др. Из искус­ственных смол используют идитол (новолак), синтетическую кам­фору и др.

Некоторые из смол, например канифоль, горят значительно медленнее, чем основные смеси, и их иногда добавляют в составы., чтобы замедлить процесс горения.

К а н и ф о л ь С₂₀Н₃₀O₂, молекулярный вес 302,2; получается при перегонке сосновой смолы; летучие составные части смолы об­разуют скипидар, а твердый остаток перегонки называется кани­фолью. Это — твердое вещество, плавящееся при 100—130°. Цвет его изменяется в зависимости от условий перегонки смолы; при перегон­ке ее без водяного пара канифоль получается черного цвета и назы­вается г а р п и у с о м. При перегонке смолы с водяным даром канифоль получается желтоватая или коричнево-бурая, прозрачная.

Канифоль нерастворима в воде, но растворяется в спирте, эфире, хлороформе и других органических растворителях и поэтому ча­сто применяется в виде лака, т. е. раствора канифолив летучем раст­ворителе.

Ш е л л а к. Молекулярный вес 296,2. Это естественная смола, образующаяся на некоторых сортах деревьев в Ост-Индии от укола особого насекомого «л а к о в о г о ч е р в е ц а».

Из ветвей в местах этих проколов вытекает смолистый, быстро твердеющий сок. В зависимости от обработки смолы можно полу­чить разные сорта шеллака цветом от бурого до лимонного оттенка. Самым лучшим сортом считается светло-желтый (лимонный) шеллак в виде тонких пластинок.

Шеллак — одна из наиболее дорогих смол; в СССР не добывается. Шеллак хорошо растворим в спирте и некоторых других органических растворителях и часто применяется в виде лака; после вы­сыхания лак образует прочную пленку.

Шеллак измельчается с большим трудом; для этой цели иногда приходится применять специальные мельницы или плавить шеллак в смеси с какой-нибудь солью, а затем измельчать его и удалять соль растворением в воде (шеллак в воде не растворяется).

Шеллак негигроскопичен. Формула его точно не установлена, но предполагается, что состав его С16Н2405.

Шеллак используют в качестве цементатора и для лакировки некоторых деталей.

А р а в и й с к а я к а м е д ь (иначе гумми-арабик) — затвер­девший сок различных сортов акаций, высыхающий на воздухе. Камедь бывает белого или желтоватого цвета в виде блестящих полупрозрачных хрупких кусков или белого порошка.

Отличается она от некоторых других смол тем, что растворима в воде, особенно в горячей; эфир и спирт не растворяют камеди.

В пиротехнике камедь (или ее водный раствор) применяется довольно часто.

Большинство других смол — копал, мастике, даммара — не при­меняется вследствие высокой стоимости.

И д и т о л — смола, получаемая синтетически при реакции ме­жду фенолом и формальдегидом в присутствии соляной кислоты, которая способствует протеканию реакции (катализатор). Полу­чаемая смола называется идитолом, или н о в о л а к о м; темпера­тура ее плавления около 85°, растворяется в спирте, ацетоне, ще­лочах и некоторых других органических растворителях; в воде не растворяется.

Измельченный идитол имеет вид светло желтого порошка.

До сих пор точно не установлен состав молекулы идитола; пред­полагается, что формула его С₁₈Н₁₇O₇; молекулярный вес 735,4.

Идитолом пользуются для приготовления различных составов; часто его применяют в виде лака. Идитол значительно менее замед­ляет горение, чем некоторые другие смолы.

Смеси идитола с нитратом калия служат в качестве воспламенительных составов.

Б а к е л и т — искусственная смола, получается конденсацией фенола и формальдегида в присутствии щелочей. Бакелит вначале образуется в виде так называемой стадии А, которая характеризуется растворимостью в ацетоне, спирте и едких щелочах, плавится при 50—60°. При долгом нагревании бакелит А переходит в стадию В; бакелит В не плавится в растворителях, он лишь разбухает. При дальнейшем нагревании получается бакелит С, —очень прочный нерастворимый продукт, стойкий к воздействию химических реа­гентов. Бакелит С обладает хорошей механической прочностью.

Р а с т в о р и т е л и

Органические растворители применяются в пиротехнике большей частью для растворения смол и увлажнения состава.

Э т и л о в ы й с п и р т С₂Н₅ОН — алкоголь — наиболее рас­пространенный из растворителей; он получается при брожении са­харистых и крахмалистых веществ. По внешнему виду это прозрач­ная бесцветная жидкость, летучая и сильно гигроскопичная. Спирт 100%-ный называется абсолютным спиртом; его необходимо хра­нить без доступа влаги, так как он жадно впитывает воду. Обычно применяется спирт крепостью 96°. Спиртом растворяют смолы, а также смачивают составы, чтобы уменьшить их способность рас­пыляться.

Эфир (С₂Н₅)₂O — летучая жидкость с характерным сильным запахом, получается синтетически из этилового спирта; часто употребляется в смеси со спиртом.

Ацетон (СН₃)₂СО — легко-летучее органическое соединение, получаемое из продуктов перегонки дерева или синтетическим путем. Это бесцветная жидкость с резким своеобразным запахом; приме­няется в пиротехнике редко.

Б е н з и н является продуктом перегонки нефти при температуре до 150°. Летучая бесцветная жидкость, хорошо растворяющая жиры и другие органические продукты.

Все перечисленные растворители горючи.