Доноры хлора.
Для усиления цвета пламени или для уменьшения температуры и скорости горения состава и для некоторых других целей могут применяться различные добавки к составам. Иногда, чтобы получить густой и чистый цвет пламени, в составы добавляют хлористые соли или органические соединения, содержащие хлор. Их действие заключается в выделении свободного хлора при разложении этих соединений в условиях горения состава. Выделяющийся хлор может реагировать с окрашивающими пламя металлами с образованием их хлористоводородных солей, которые и улучшают окраску пламени.
Рассмотрим некоторые из этих веществ:
Хлористая ртуть Hg2Cl2 (каломель) - белый, крайне ядовитый мелкокристаллический порошок. На свету каломель разлагается, выделяя хлор, при этом соль сперва желтеет, а потом чернеет, поэтому ее следует хранить в посуде из темного стекла. В давние времена каломель добавляли в сигнальные составы, но в наше время она не используется ввиду ее крайне высокой токсичности и дороговизны, плохой хранимости а так-же сравнительно низкого содержания хлора.
Хлористый свинец РbСl2 - менее опасен и менее дорог, чем каломель. Негигроскопичен и может употреляться в составах для улучшения цвета пламени. Практического применения не находит из за высокой токсичности и низкого содержания хлора.
Хлорид аммония (нашатырь). Содержит 66% хлора. Представляет собой белые кристаллы растворимые в воде. Хлорид аммония в качестве донора хлора используется достаточно редко, основное свое применение он находит в дымных составах. При нагревании хлорид аммония разлогается на аммиак и хлористый водород, которые в ненагретой области рекомбинируют образуя белый дым из мельчайших частиц хлорида аммония. Применение хлорида аммония в качестве донора хлора во многом затруднено, во-первых хлорид аммония достаточно летуч и хорошо связывает хлор, при горении состава большая часть хлора теряется не вступив в реакцию обмена с излучателем, во-вторых составы на основе хлорида аммония обладают значительной дымностью и сложнее воспламеняются. Дым хлорида аммония содержит остатки HCl и NH3, которые вызывают раздражения глаз и легких. Сам же хлорид аммония нетоксичен и даже изредка применяется в пищевых продуктах. При использовании хлорида аммония стоит иметь ввиду о его несовместимости с хлоратами, с которыми он может вступать в реакции обмена образуя крайне нестабильный взрывчатый хлорат аммония, сильно снижающий стабильность смеси и способный вызвать ее самовоспламенение при хранении. Процесс ускоряется под действием влаги. Помимо возможности образования хлората аммония смеси хлорида аммония с хлоратами опасны еще и тем что выделяющаяся при нагревании хлорида аммония HCl сильно катализирует разложение хлората что в свою очередь может привести к резкому увеличению скорости горения смеси и даже создать угрозу вспышки или взрыва. Использование смесей хлорида аммония с хлоратами следует производить с особой осторожностью и применять меры по их защите от влаги. Хлорид аммония не совместим с магнием и его сплавами, под действием влаги магний реагирует с хлоридом аммония образуя хлорид магния и выделяя аммиак, что может быстро привести смесь в негодность. На практике хлорид аммония используется в составах с аллюминиевым горючим, для связки в таких составах используют НЦ, защищающую смесь от увлажнения.
Поливинилхлорид (ПВХ). Содержит - 57% по массе хлора. ПВХ получают методами радикально-цепной полимеризации в блоке или суспензии. ПВХ - аморфный полимер формулы [CH2-CHCl]n. Легко доступен и дешев, и является пожалуй наиболее часто применяемым донором хлора. Поливинилхлорид нелетуч и достаточно легко разлогается при нагреве, выделяя хлороводород, реагирующий в пламени с оксидом металла, образуя хлорид - молекулу излучатель, приводя тем самым к улучшению окраски пламени. Не смотря на то что ПВХ содержит меньшее количество хлора чем ХПВХ или парлон, он является более эффективным топливом поскольку содержит больше окислиямых компонентов. Поливинилхлорид может быть с успехом использован в смесях с хлоратами и магнием, а так же совместим почти со всеми веществами применяемыми в пиротехнике. Еще одним его достоинством является то что из всех доступных доноров хлора он пожалуй наиболее дешев. ПВХ используется в изготовлении пластиковых труб, строительстве, для изготовления бытовых изделий. Так же выпускается в виде порошка. ПВХС - 7059 - порошок, ПВХС-7058 - суспензия. ПВХ может быть использован в качестве связующего, но звездки на его основе достаточно хрупки. Для улучшения механических свойств можно использовать небольшие количества диоктилфталата. Главной проблемой ПВХ является его нерастворимость в большинстве растворителей. Лучшим растворителем для ПВХ является ТГФ (тетрагидрофуран), немного растворим растворим в дихлорэтане, который так же может быть использован для его растворения, но полученный состав долго сохнет.
ХПВХ, ПХВ (хрориванный ПВХ, или перхлорвиниловая смола), принятые на территории бывшего СССР торговые названия продуктов дополнительного (неисчерпывающего) хлорирования поливинилхлорида (ПВХ), содержащих 62,5-64,5%Cl (в исходном полимере - 56,8%). ПХВ - аморфные полимеры, по сравнению с ПВХ характеризуются лучшей растворимостью и более высокой теплостойкостью. Образуют растворы (30%-ные), например в ацетоне. Самозатухают и не поддерживают горение, устойчивы к действию кислот, KMnO4, щелочей и других реагентов. начинают разлагаться при 90°С. ПХВ получают хлорированием ПВХ (молекулярные массы 40-80 тысяч а.е) в растворе (например, в тетрахлорэтане, хлорбензоле). Из ПХВ производят перхлорвиниловые волокна, приготовляют перхлорвиниловые лаки. Производится также теплостойкий (до 144 °С), но малорастворимый хлорированный ПВХ, содержащий 64-65% Cl. Его получают хлорированием порошкообразного ПВХ или его суспензий; применяют для изготовления труб, контейнеров, ванн для агрессивных жидкостей и различных конструкций в химическом машиностроении. Что касательно его свойств в качестве донора хлора можно ожидать от него лучшего по сравнению с ПВХ эффекта, но из за низкой термической стойкости он должен усложнять воспламенение смесей. Совместим почти со всеми соединениями применяемыми в пиротехнике. Данных о практическом применении в пироставах не имеется.
Парлон (Parlon) - 68% хлора. Продукт хлорирования натурального изопренового каучука. Выпускается в США, отечественного аналога не имеет. Растворим в ацетоне, метилэтилкетоне и других кетонах и может применяться в качестве цементатора. Очень популярен на западе. Формула [C5H6Cl4]n кол-во хлора 67-68%. В России так же есть вещество - хлорированный полихлоропрен, или хлорнаирит, c формулой [C4H5Cl3]n, кол-во хлора 66-67%, но возможности по замене нету.
Поливинилиденхлорид (ПВДХ) - линейный термопластичный полимер винилиденхлорида формулы [CH2-CCl]n. Пластик белого цвета, молекулярная масса до 100 000, степень кристалличности до 50%, физиологически безвреден, негорюч. Растворим в три (диметиламидо) фосфате и некоторых алкил-сульфонах; устойчив к действию кислот, щелочей, углеводородов, спиртов, эфиров и др.; некоторое действие оказывает H2SO4 (95%-ная), концентрированные растворы NaOH, NH3; чувствителен к воздействию света, тепла, облучению электронами. По термическим свойствам ПВДХ близок поливинилхлориду. В промышленности ПВДХ получают свободнорадикальной полимеризацией мономера в эмульсии. Экструзией из ПВДХ изготавливают различные трубки, из растворов его формуют волокна (рована, США) и плёнки; растворы используют также в лакокрасочной промышленности. Эмульсии ПВДХ служат для пропитки тканей, кож, бумаги. Ввиду затруднений, связанных с переработкой и стабилизацией ПВДХ, большее практическое значение приобрели сополимеры винилиденхлорида, особенно с винилхлоридом, акрилонитрилом, некоторыми диенами. Моноволокна из сополимера винилиденхлорида с винилхлоридом выпускают под названием: совиден (СССР), саран (США, Великобритания), вестан (ФРГ), курэхалон (Япония).
Саран - [Совиден (Россия и СНГ), saran (CША), вестан (Германия), курэхалон (Япония)] - cодержит 73% хлора. Является сополимером винилхлорида и винилиденхлорида (ПВДХ). Содержание хлора может колебаться, и зависит от содержания мономеров винилхлорида в полимере. За рубежом считается одним из наилучших пиротехнических источников хлора. Растворим в ацетоне. Исполь-зуется в лакокрасочной промышленности для лаков и эмалей, которые защищают поверхность от воздействия агрессивных сред. Данные о его практическом применении в отечественных источниках отсутствуют.
Гексахлорэтан - (ГХЭ). Содержит 90% хлора. Гексахлорэтан - хлорзамещённый этан CCl3 - CCl3; бесцветные кристаллы со слабым запахом камфоры. Температура плавления 189°С (в запаянном капилляре), открытых сосудах гексахлорэтан сублимируется (испаряется без разложения). Нерастворим в воде, умеренно растворим в спирте и эфире, хорошо - в сероуглероде. Устойчив к действию кислот и щелочей на холоду. Получают гексахлорэтан хлорированием тетрахлорэтилена CCl2=CCl2 при 100-200°С под давлением, образуется также как побочный продукт в производстве CCl4 из CS2 и Cl2. Гeксахлорэтан применяют как заменитель камфоры в производстве нитроцеллюлозных пластмасс, в смеси с некоторыми металлами как дымообразователь, как интенсификатор свечения пиротехнических составов, а также в медицине как противоглистное средство при лечении гельминтозов печени - описторхоза и фасциолёза. В качестве пиротехнического источника хлора крайне эффективен ввиду очень большого содержания хлора, но имеет и серьезный недостаток - легко сублимируется. ГХЭ неприменим в качестве цементатора а так же затрудняет воспламенение составов. Одним из интересных эффектов применения ГХЭ является повышение яркости пламени составов с его применением. Не смотря на некоторые недостатки является лучшим органическим источником хлора из всех доступных в РФ, и легко превосходит зарубежные хлоропродукты типа парлона или сарана. Стоит помнить о его летучести и о том что введение избытка ГХЭ в состав способно полностью уничтожить окраску пламени, хотя введение разумных количеств способно сильно улучшить окраску. Совместим почти со всеми веществами применяемыми в пиротехнике. Токсичен.
Гексахлорбензол (ГХБ). Содержит 75% хлора. Бесцветные кристаллы, температура плавления 231 °С, при 309,4°С возгоняется. Гексахлорбензол не растворим в воде, ограниченно растворим при нагревании в этаноле, хлороформе, эфире. Растворим в бензоле 3,63%(20°С), 7,24% (42°С). Получают гексахлорбензол хлорированием бензола или его хлорпроизводных в паровой фазе в объеме при 600°С (в присутствии активированного угля 350-370°С), или в жидкой фазе (катализаторы - хлориды Fe, Al, Sb, As или др.). Выделяют кристаллизацией; чистота не менее 95% (примеси: три-, тетра- и пентахлорбензолы). Применяют для производства пентахлорфенола и его натриевой coли, гексафторбензола, пентахлортиофенола, инсектицидов, как фунгицид главным образом для протравливания семян зерновых культур. Гексахлорбензол не горит, не взрывается, токсичен. По сравнению с гексахлорэтаном гексахлорбензол содержит меньшее количество хлора и имеет более высокую температуру сублимации, а так же является лучшим топливом, поскольку содержит больше окисляемых компонентов. Основные недостатки гексахлорбензола аналогичны таковым у гексахлорэтана. В составах обычно более предпочтителен чем ГХЭ, ввиду несколько меньшей летучести и токсичности. Тем не менее гексахлорбензол значительно более редок и дорог. Совместим почти со всеми веществами применяемыми в пиротехнике. Токсичен.
Отредактировано Cerega (2006-05-12 18:14:49)
