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红盟大使 发布于2016-05-15 15:27
6/1997

662(Keto-RDX)的合成与试爆

楼层直达
662的合成与30g试爆

一、简介
662炸药学名三硝基三氮杂环己酮,又称RDX酮,代号K-6或Keto-RDX。662能量水平比RDX、PETN等略高,与HMX相当。由于它的高能量与高密度(爆速9000m/s以上,晶体密度1.9 g/cm3以上),有人也将它列入新型高能量密度材料行列中。

结构式:


基本参数:

外观:无色结晶,不溶于水,溶于丙酮、浓硝酸。
分子式:C3H4N6O7
分子量:236.1
氧平衡:-6.78%
爆容:730L/kg(1.743g/cm3)
爆热:5400kJ/kg(1.743g/cm3)
爆压:35GPa
密度:1.94g/cm3
熔点:184°C
铅壔实验:480cm3/10g
爆速:9182m/s(1.895g/cm3,实测)
威力:130%(TNT当量)
猛度:134%(TNT当量)
爆发点:260°C(5s)
撞击感度:96%
摩擦感度:80%          

粗制662(棒状晶体,易成团):


以下为PETN、RDX与662的性能比较(资料摘自《炸药学》):


以上数据中,662爆速:9182m/s(1.895g/cm3,实测)、爆压:35GPa(略大于PETN34GPa,RDX33.8GPa)可推知其猛度比PETN、RDX较大,但是其爆热、威力数据欠佳,做功能力较PETN、RDX弱。

 虽然有人将662归在新型高能量密度材料行列,但实际上662这种高能脲环早已经较广泛地应用于武器装药当中。我国对于662的研究起步较早,并取得了一些显著成果。662不吸湿,高温下不挥发,溶于丙酮、浓硝酸、乙腈、硝基苯等,不溶于水、乙醇、苯、醚、二氯甲烷、氯仿等。100°C时24小时失重0.004%,120小时失重0.24%。制备662时,会伴有RDX的生成,将混合物经丙酮或浓硝酸精制,即可得到662。


二、合成机理
662的合成机理可用下面两条反应式描述:


首先是乌洛托品分子在酸性条件下水解产生小分子碎片,这些小分子碎片就是合成662分子的前体。小分子碎片与尿素缩合,并在强硝化剂的环境下被硝化,最终得到662。1分子乌洛托品可得2分子662,因此单分子计理论得率为200%。现在有研究能使反应得率最高达到134%,看似得率很高,其实不然。
 由于乌洛托品的酸解、小分子碎片与尿素缩合以及硝化反应都可以同时进行,故662可以用“一步法”制取,此法步骤较简单,但是得率较低。有资料称采用改良的“两步法”(即酸解和缩合硝化分开进行),步骤稍微多些多,但是能够有效提高得率。本人未进行过所谓“两步法”测试,对其130%多的得率持怀疑态度。下面介绍制备流程。

三、制备流程

原料:80ml98%硝酸
     43ml98%硫酸
     21ml85%磷酸
     25g五氧化二磷
     10.5g乌洛托品
     12g尿素

制备步骤:

1.    配制硝化剂。用量筒量取21ml85%磷酸,倒入500ml烧杯中,把烧杯放入冰水浴中冷却到20°C以下,往磷酸中加入25g粉状五氧化二磷,搅拌使其尽可能溶于磷酸中,注意期间放热量较大。随后量取80ml98%硝酸,小心倒入烧杯。最后量取43ml98%硫酸,沿烧杯壁倒入烧杯。搅拌混合液片刻,并用保鲜袋将烧杯口封住,冷却混合液至低于10°C,最好能使混合液温度降到5°C以下。

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红盟大使 发布于2016-05-15 15:38
沙发F
2.    当硝化剂温度降到10°C(或5°C)以下时,开始往里面加入研磨好的尿素。控制加入的速度,多次小量地加,尿素接触硝化液会迅速产生气泡,反应剧烈,放热较大,并发出“哧哧”的声响。此时应该迅速搅拌液面,使热量散出。每加入一小份尿素,其完全溶解后仍会继续与硝化剂反应,产生许多气泡,硝化液会有澄清变为浑浊最后再变回澄清,此时反应才算基本结束,因此要时刻注意加入尿素的速度,避免反应过于激烈以致失控。整个过程温度控制在14°C~18°C之间,加完所有尿素继续在冰水浴中搅拌10分钟。继续冷却混合物至10°C以下(或5°C)。

3.    当硝化剂温度降到10°C(或5°C)以下时,开始往里面加入研磨好的乌洛托品。控制加入的速度,多次小量地加,并不断搅拌。随着乌洛托品加入量越来越大,混合物变得越来越浑浊,越来越粘稠。此时要保持搅拌,控制温度在14°C~18°C之间。加完所有乌洛托品,继续保持温度搅拌20分钟。

4.    将混合物小心缓慢地倒入大量冰水中,稀释结晶。一部分产物以泡沫形式浮在稀释的酸液表面,另外的很大部分以沉淀形式悬浮在酸液中。继续把稀释后的混合物倒入其他烧杯,继续加水稀释,使所有产品都以沉淀形式逐渐沉入杯底。静置,待所有产品沉入杯底后,小心倒掉所有烧杯中的上层清液,然后加入清水搅拌,重复此动作3次以上,抽滤,抽滤过后继续往布氏漏斗加适量水,进一步清洗残酸。最后晾干,得到662与RDX的混合物20g,其中662约有14.7g,得率83%;RDX占5.3g。



常温下662在丙酮中的溶解度较RDX小得多,故在此采用丙酮浸泡的方法分离662与RDX。在空气温度为26°C到30°C的情况下(不同空气温度应根据不同温度下RDX在丙酮中的溶解度来确定丙酮的量取量),量取42~43ml丙酮,置于200ml烧杯中,把上一步晾干的662与RDX混合物加入丙酮中,搅拌片刻,静置1天。一天之后,大部分RDX溶解,少部分662溶解,抽滤,得到的滤液滴水稀释,析出RDX。晾干不溶物,得到分离后的662。注意此时662中仍然含有少量的RDX,其中一部分为抽滤后662表面的丙酮蒸发,析出RDX;另一部分为未溶于丙酮的RDX。但是RDX的量已经大大减少,对产品纯度或者安定性影响不大。下面上图为分离后从丙酮中析出的RDX,下图为提纯的662。由于手头没有DMSO,本人为进行重结晶。




三、30g 662试爆
由于662在丙酮的溶解度不像太安那么大,本人手头也无较好的压药工具,只能用木棒压出了密度为1.2g/cm3的30g药柱。如图。

试爆前。药柱离地约35cm,雷管为纸雷管,内装填0.1gHMTD+0.5g混酸太安。

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红盟大使 发布于2016-05-15 15:39
板凳F
爆炸时由于产生火光那一瞬间相机刚好没有捕抓到,非常遗憾,在此就不上视频了,以下为唯一的视频截图(备用相机出发前未检查是否电力充足,导致因没电无法使用。以往爆破试验一般我都会带上3个相机,这次只带了2个,实际能用的剩下1个。)个人感觉662与RDX爆炸时给人感觉相差不大,和PETN在声音上差别较大。




爆炸之后爆心正下方的地面,可以对比上图爆炸之前的照片,原来较密实的沙土被炸松。由于爆心距离地面有一定距离,试验场地面经过压实,并未留下太明显弹坑。通过截图也可以看出,爆炸时离爆心不远的下方爆炸冲击波近似垂直传播到地面,然后反射,这个区域的沙石被垂直拍起。离爆心较远的地方,由于地面较坚实,有可能形成马赫波。

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红盟大使 发布于2016-05-15 15:40
地板F
总的而言,个人是十分推荐这款能材的,制备简单(注意控温即可),综合性能相当优秀,在材料有保障的条件下,此物的制备显得非常有意义!
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zgx 发布于2016-07-09 16:55
4楼F
磷酸多了点吧
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●● 发布于2018-07-23 06:54
5楼F
662炸药“两步法”(即硝酸和缩合硝化分开进行)制备流程发一下
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兰若,公主魂 发布于2020-04-21 11:39
6楼F
   很不错的帖子,多谢分享,但是要做好的用途!
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