Фосфор - Шашка активного дыма

Фосфор

Известны три основные аллотропические модификации фосфора: белый, красный и черный. При температуре 25°С и давлении 101 кПа термодинамически наиболее стабилен черный Ф., однако из-за небольшой скорости фазового превращения могут длительно существовать как метастабильные формы белый и красный Ф.. В отличие от белого Ф., состоящего из тетраэдрических молекул Рд, красный и черный представляют собой нерастворимые в обычных органических и неорганических растворителях полимеры. Белый фосфор образуется в виде белоснежной массы при конденсации паров Ф. в жидкость и затвердевании последней. Технический белый фосфор содержит примеси (следы красного Ф., мышьяка и т.д ), которые придают ему желтоватую окраску, поэтому его иногда называют желтым. Существуют две формы белого фосфора. Низкотемпературная ромбическая (3-форма при 76,9°С и давлении 101 кПа превращается в кубическую a-форму. Лучше всего а-белый Ф. растворяется в сероуглероде, хорошо - в жидких NH3 и SO2, диэтиловом эфире и бензоле; растворимость в воде при 25°С менее 3,3 10'4%, что позволяет в целях безопасности хранить его под водой. Белый Ф., и особенно его пары, ядовиты. При нагревании он может превращаться в красный или черный. Превращение ускоряется УФ-лучами, поэтому белый Ф. хранят в темноте. Аморфный красный Ф. образуется при нагревании жидкого белого Ф. в закрытом сосуде до 250-260°С; теплота превращения 18,436 кДж/моль. При нагревании его выше 450°С он приобретает кристаллическую структуру. Физические свойства красного Ф. зависят от условий его получения (степени полимеризации) и колеблются в широких пределах. При нагревании выше температуры плавления, особенно при испарении, красный Ф. превращается в белый. Красный Ф. не ядовит. Черный Ф. образуется при нагревании белого Ф. до 200-220°С при давлении 1212-1717 МПа; по внешнему виду он похож на графит. Существует аморфная (плотность 2250 кг/м3) и кристаллическая (плотность 2690 кг/м3) формы черного Ф. Черный Ф. - полупроводник. Ф. химически активен и непосредственно взаимодействует с большинством элементов, при этом в зависимости от природы последних проявляет свойства окислителя или горючего. Наиболее активен белый Ф, наименее - черный (с последним можно безопасно работать на воздухе). Окисление Ф. обычно сопровождается хемилюминесценцией. При сгорании Ф. в избытке сухого кислорода образуется пятиокись Ф. (Р2О5), а при недостатке - трехокись (Р2О3). Оксиды Ф. легко вступают во взаимодействие с водой с образованием соответствующих кислот (фосфорной и фосфористой). Эти кислоты могут образовываться при сжигании белого и красного Ф. в избытке влажного воздуха, что используется для получения маскирующих аэрозолей, а также в производстве фосфорной кислоты и фосфатов. При повышенных температурах Ф. реагирует с азотом, углеродом, металлами. Белый Ф. хранят под водой в герметичных сосудах, красный - в гермоукупорке. Вскрытие банок следует производить в атмосфере азота. Горящий Ф. тушат двуокисью углерода, раствором CuSO4 или песком. Применяется Ф. в воспламенительных средствах, дымовых и зажигательных боеприпасах комбинированного действия и спичечной промышленности. В качестве окислителей красного Ф. используются оксиды металлов, пероксид бария, двуокись марганца, хроматы. При быстром сгорании смесей часть красного Ф. испаряется, но сразу же конденсируется в более активной форме, способной к повторному самовоспламенению. Для снижения чувствительности составов и увеличения физико-химической стабильности красный Ф. стабилизируют удалением из порошка очень мелких частиц, добавлением к нему порядка 2-3% оксида цинка, карбоната кальция, оксида и гидроксида алюминия, фосфорной кислоты в сочетании со связующими и последующей грануляцией таких смесей

Формование пиротехнических элементов

Считается ключевой фазой производства пиротехники. Главное предназначение – создание требуемой формы, соответствующей плотности и показателей прочности для пиротехнических составов. Выбор метода зависит от нескольких показателей: необходимые геометрические параметры, стойкость к многочисленным тепловым и механическим воздействиям. В целом выделяют несколько методов: прессование, виброуплотнение, литье и шнекование в частности.

Фотоосветительный патрон, фотопатрон

Представляет собой патрон со встроенным пиротехническим элементом из специализированного фотоосветительного состава и одновременно замедлителя. По своим конструктивным особенностям состоит из гильзы с имеющейся капсюльной втулкой либо качественным электровоспламенителем, в который вмонтирован фотоосветительный компонент, вышибное устройство и замедлительно-воспламенительный элемент. При этом фотоосветительный компонент включает в себя оболочку с размещенной внутри высококачественной фотосмесью и вкладышем, предназначенным для фиксации замедлительно-воспламенительного элемента.

Принцип действия не вызывает сложностей в изучении, но при этом имеются некоторые особенности. Встроенный электровоспламенитель выполняет поджог специализированного дымного ружейного пороха, который имеется в вышибном устройстве. При этом его продукты сгорания способны воспламенить замедлитель ЗВУ с последующим выбросом фотоосветительного компонента непосредственно из гильзы.

По завершении процесса горения формируемый замедлительный луч огня осуществляет передачу на установленный детонатор. С помощью выделяемых им импульсов инициируется возгорание с последующим разбрасыванием фотосмеси, формируя при этом требуемое светящиеся облако.

Следует обращать внимание на то, что главное предназначение фотопатрона заключается в эффективном освещении интересующей местности с использованием принципа воздушного фотографирования с заявленными значениями высоты от 100 до 200 метров соответственно. Предельно допустимая скорость полета составляет порядка 1100 км/ч. Фотопатроны размещается в специализированных кассетах до 150 единиц в каждой из них. Этого достаточно для фиксации 150 км.

Фотоосветительный состав

Уникальный пиротехнический состав, процесс горения которого сопровождается выраженным кратковременным свечением повышенного уровня интенсивности с видимой частью спектра. Главное предназначение сводится к комплексному снаряжению фотоосветительных и имитационных средств.

Главное требование, которое выдвигается к фотоосветительным составам – формирование максимально допустимой световой вспышки при минимальном периоде длительности. При этом показатель силы света напрямую зависит от яркости и параметров пламени.

Как правило, представленные фотосмеси в большинстве случаев применимы для комплексного снаряжения соответствующего фотопатрона и фотоавиабомб. При этом последний тип предусматривает использование специализированного порошкового металла в сочетании с многочисленными присадками. Наполнение осуществляется несколькими методами, среди которых выделяют виброуплотнение и качественные вибронабивочные машины повышенного уровня производительности.

Фотоосветительное средство

Используется с целью обеспечения кратковременного освещения интересующей местности при организации воздушного метода фотографирования объектов. К основным требованиям, которые выдвигаются, принято относить гарантию предельно допустимой силы света вспышки при завяленной минимальной продолжительности. К дополнительным относят простоту конструкции и максимальный уровень безопасности во время эксплуатации, сохранность на весь период хранения.

На практике выделяют несколько разновидностей, к которым относят фотоаппараты и фотоавиабомбы. При этом заявленная сила света во время эксплуатации каждого вида рассчитывается природными условиями и суммарным объемом фотоосветительного состава, содержащегося в них. Дополнительно во внимание берутся конструктивные особенности.

Специально разработанные фотопатроны в большинстве случаев используются для организации качественного освещения конкретной территории во время воздушного типа фотографирования. Предельно допустимая высота полета варьируется от 100 до 200 метров, скорость полета достигает отметки в 2500 км/ч.

Показатели силы света во время срабатывания фотопатронов, разработанных с учетом передовых технологий, составляет порядка 110 Мкд. При этом значение фотоавиабомб варьируется от 10 до 15 Гкд.

Фторсодержащие полимеры

Преимуществом фторлонов является их слабая чувствительность к воздействию агрессивной среды и высоким температурам. Несмотря на богатый ассортимент синтеза фторсодержащих полимеров, российская промышленность сосредоточена на производстве компонентов воспламеняющих составов этой группы в виде:

• продукта на основе фторпроизводных этилена (Ф-3, Ф-4), не растворяющегося в обычных растворителях;
• сополимеров фторпроизводных этилена между собой или с гексафторпропиленом (Ф-32, Ф-42, Ф-23, Ф-26), совместимых с большинством пластификаторов для образования эластичного продукта с однородной структурой;
• сополимеров фторпроизводных этилена с этиленом (Ф-40).

Сополимеры быстро растворяются в ацетоне и других растворителях как и фторкаучуки (СКФ-32, СКФ-26). Добиться образования гладкого шнура с высокими показателями эластичности и прочности путем проходного прессования удается только при переработке наполненной композиции на основе Ф-32Л и масла-8.

При соединении фторлонов или фторкаучуков с порошкообразными металлами (Al, Mg) образуется легковоспламеняющаяся смесь слабо чувствительная к механическому воздействию. Горение требует широкого соотношения компонентов.

При соединении фторлонов с NH4CIO4 формируется горючая смесь, в которой каждый компонент выступает одновременно окислителем и горючим.

Хлорат бария

В обычных условиях существует в виде моногидрата, представляющего собой бесцветное кристаллическое вещество моноклинной структуры, имеющее теплоту образования 1037,63 кДж/моль. Его обезвоживание происходит при 120°С. Х.б. не растворяется в спирте, негигроскопичен. Его растворимость в воде меньше, чем у хлората натрия, но выше, чем у хлората калия. Разложение обезвоженного Х.б. начинается при 300-310°С и сопровождается образованием кислорода, перхлората и хлорида бария, а также следов хлора и оксида бария. При более высоких температурах продуктами разложения Х.б. являются хлорид бария и кислород. Дериватографическими исследованиями установлено, что обнаруженная убыль массы Х.б. при 146°С и эндотермический пик при 170°С соответствуют потере кристаллизационной воды. При 396-404°С отмечается эндотермический эффект (плавление), вслед за которым наблюдается резкий экзотермический пик и интенсивное уменьшение массы, вызванные разложением. Кинетические кривые давление-время описываются уравнением Праута-Томп- кинса; в диапазоне 380-410°С энергия активации выше 314 кДж/моль. Смеси Х.б. с горючими веществами обладают повышенной чувствительностью к удару и тепловому импульсу. Ввиду этого применение Х.б. в пиротехнических составах ограничено. За рубежом Х.б. применяется в сигнальных пиротехнических составах, являясь цветбпламенным окислителем. В сочетании с шеллаком он дает пламя насыщенного зеленого цвета.

Хлорат калия (бертолетова соль)

Белое кристаллическое вещество. Размер и форма кристаллов Х.к. зависят от условий кристаллизации. Несмотря на экзотермический характер разложения, Х.к. является химически стойким веществом. Сухой Х.к. окислительным действием не обладает. Хлоратные смеси, надежно изолированные от воздействия атмосферной влаги, могут храниться длительное время. Во влажной среде Х.к. может проявлять окислительные свойства; в присутствии веществ, способных к окислению, это приводит к выделению тепла и может повлечь за собой взрыв. Смеси Х.к. с горючими веществами при воздействии на нее серной кислотой воспламеняются. Смеси порошкообразного Х.к. с металлами взрывоопасны. Расплавленный Х.к. не реагирует со свинцом, медленно реагирует с алюминием и быстро - с железом. В расплавленном Х.к. сгорают олово, медь и сурьма. При хранении Х.к. в присутствии солей аммония и влаги образуется взрывоопасный и способный к самовоспламенению хлорат аммония. Весьма чувствительны и способны к самовоспламенению хлоратные смеси, содержащие серу, фосфор и их соединения (сульфиды, фосфиды и т.д.). Х.к. токсичен, летальная доза при попадании внутрь ~2 г. Он действует на кожу и слизистую оболочку носа, вызывая раздражение. Х.к. кристаллизуется без кристаллизационной воды. Химически чистый Х.к. негигроскопичен, его гигроскопичность проявляется лишь при наличии примесей. Заметное разложение химически чистого Х.к. начинается вблизи температуры его плавления (350-365°С). Общее уравнение разложения хлората калия имеет вид: КС1ОЗ->2КСН-ЗО2+89,96 КДЖ. Разложение ускоряется образующимся хлоридом. Соединения Fe, Мп, Си, Al, Pb, Si, Со существенно снижают температуру начала разложения и увеличивают скорость разложения Х.к. Составы на основе Х.к. отличаются высокой чувствительностью к удару, трению и тепловому воздействию. Для снижения чувствительности Х.к. к внешним воздействиям применяют различные флегматизаторы - вазелин, парафин, стеарин, масла, оксид и фторид магния, фторид бария, а при отсутствии в составах порошков металлов - карбонаты, оксалаты и другие вещества. Х.к. широко применяется в капсюльных смесях, смесях для электровоспламенителей, в дымовых, сигнальных, звуковых и других составах, в производстве спичек. Известно применение Х.к. для производства взрывчатых материалов.

Хлорат натрия (поваренная соль)

Кристаллическое вещество, отличающееся устойчивостью к химическому воздействию, слабой растворимостью в спирте, но высокой гигроскопичностью. Размещение хлората натрия в условиях с относительной влажностью воздуха от 55% провоцирует его перенасыщение влагой и разрушение.

При использовании вещества для изготовления пиротехнических смесей следует учитывать, что воздействие влаги ведет к оплавлению кристаллов и самовоспламенению. Составы должны находиться в герметичных оболочках, чтобы предупредить нежелательное химическое воздействие на смеси и обеспечить их безопасное хранение.

Гигроскопическую защиту веществу обеспечивает влагонепроницаемая оболочка из 0,1% парафина. Ее нанесение на кристаллы хлората натрия повышает устойчивость смеси к влаге в 4 раза. Температура плавления пиротехнического компонента соответствует 255°С, но термическое разложение кристаллов регистрируется только при 350°С, что указывает на устойчивость вещества к термическому воздействию. Убыль массы возникает только при горении при 430°С.

При использовании хлората натрия в составе пиротехнических смесей следует допускать, что сочетание с некоторыми ингредиентами сбивает температуру разложения до 160°С.

Хлорсодержащие полимеры

Популярность хлорсодержащих полимеров обусловлена их высокой совместимостью с различными пластификаторами и полимерами при относительно низкой себестоимости. Эти материалы доступны, имеют низкий показатель воспламеняемости и стремятся к самозатуханию.

Полимеры и сополимеры на базе винилхлорида и винилиденхлорида, модифицированные полимеры с хлорированным полиэтиленом или нитрильным каучуком, хлорнаирит, перхлорвиниловая смола активно используются в составе искристопламенных смесей и цветных огней.

Вещества включаются в состав с целью добиться яркого пламени, насыщенного цвета. Для достижения желаемого результата хлорсодержащие полимеры подвергаются глухому или проходному прессованию.

Благодаря внедрению в пиротехническую промышленность суспензионного метода получения полимеров, на основе хлора появилась добавка, выступающая в роли усилителя цвета для огня. Ее горение сопровождается образованием горючего и монохлоридов. Полимер активно используется в процессе изготовления сигнальных, фейерверочных и других смесей, обеспечивающих в процессе горения яркий цветной огонь.

Хроматы и бихроматы

Соли двухромовой или хромовой кислоты применяются совместно с металлическим горючим или сплавом, выполняя роль окислителя для воспламенительного, замедлительного или безгазового процесса.

В смеси твердого топлива для ракетного двигателя и газогенератора используется бихромат калия. Он же используется в промышленности в качестве катализатора процесса разложения бертолетовой соли в спичечном составе.

Смеси, имеющие в основе Zr-Ni, содержат хромат бария как основной окислитель и перхлорат калия. Соль является популярным ингредиентом изготовления высокоазотных газогенераторных смесей в пиротехнике и безгазовых составов для разогрева продуктов.

В твердотопливные смеси, производимые на основе нитрата аммония, хромат калия и бихромат аммония добавляется в качестве вещества, ускоряющего процесс горения.

В результате горения хроматов и бихроматов образуются конденсированные вещества, но для длительного хранения смесей элементы металлического горючего или сплавов необходимо подвергать дополнительной защите. Ее выполняет пленка, наносимая в виде раствора из бихромата калия и стеариновой кислоты.

Целеуказательное средство

Пиротехническое средство (снаряд, авиабомба и др.), снаряженное пиротехническим составом, указывающее место нахождения объектов противника.

Шашка активного дыма

Пиротехническое средство для воздействия на атмосферные явления, представляющее собой пиротехнический элемент с пиротехническими замедлителем и усилителем для снаряжения противоградового средства, продукты сгорания которого воздействуют на переохлажденные облака, предотвращая льдообразование.