耐 熱 爆 薬 の 現 状 と 発 展

解 税

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耐 熱 爆 薬 の 現 状 と 発 展

呂 春 緒'

呉 建 洲●訳

この飴文は耐熱確報の現状 と発展及びい くつかの耐熱爆非の合成について解説 した｡耐熱爆 薬の 構 造の分析に よって,分子の共役結合を増加すること.7 ミノ基を分子内に帝人すること 及び垣形成は爆薬の封. %性を上げることが{･ きると考えられ る｡愈按に.著者が愈近合攻 した い くつかの耐熱爆薬を紹介す る｡

L EB i f i

耐熱爆薬には化合火薬耐熱爆萌 と混合析耐熱爆薬が ある｡ この文帝では化合火報籾耐熱爆薬だけについて 論 じた｡

化合火薬天 和土一般的に炭窯.水菜.髄索.蜜素のA･

なる比率あるいはこ い,基の穐なる結合様式 ( C‑N0

N‑N

‑N

あ る い は界なる官位基でつ くら れてお り,異なる性蛙を もっている｡その中で桑安定 性が良い ものを耐熱爆薬 と言っている｡すなわち,耐 . q爆薬は高い触点と低い蒸気圧を持 って,長 く加熱あ るいは冷却 して も確乗に塩噸{･ きて.同時に適当な打 撃感度 と高いエネルギーを持 っている｡

耐熱爆薬が現れたのは ミサイルの速度の増加と宇歯 飛行技術の発展があ ったか らである｡宇宙飛行の高温 と低い圧力条件は耐熱爆報を必要 とした｡高温地下で の爆破 と穿孔は耐熱爆薬を詰めた耐熱留骨 と封. 熊伝爆 線などの火工晶を必要 としている｡ これ らの場合{･ は 一位的な爆薬では要求を荊たせない｡そ こで.耐熱爆 萌の新 しい櫛頬 と新 しい製逓技術及び耐熱爆薬の応用 を研究す ることが国 々に よってT R現された｡ この研究 はl 7 g々の銀点的な研究{･ ある｡

2.

耐蝕煽衣の構造特脅

現在の大部分の耐熱頓矧 土分子構造で ト1 )ニ トF ,ベ ンゼ ･ /基を含んでいる｡あ るものは トl )ニ トF ,ベ ンゼ ン我が7 ミノ基 とつなが り,あるものは ト1 )ニ トpべ I

/‑ ビンが互いにつなが り( ポ l )ニ トt 'ポ 1 )べ . /ゼ ン化 合物) .あるものは ト] )ニ トt 'ベンゼンが窒素を含んだ 現状化合物あるいは フッ葉を含んだ官能我 とつなが っ ている｡ このような ビフェニル化合物あるいは･ ポ リ7

平成元年

月

日受理

' 中華人民共和国南京市撃東工学院化工学院 中華人民共和国南京市孝陵街

号

内線

ェニI t , 化合物あるいは二重結合で･ つなが った. i ll )ニ ト F 'スチルベ ンなどは大 きい共役系である｡ これ らの化 合物は柵遁分析 と五千化学の計掛 こよって示 されるよ うに大 きい共鳴エネルギーを持 . ?ていて.触点が高い｡

したが って,芳香族 ニ ト｡化合物は化合火雅樹で熱安 定性が良いの{･ ,耐熱爆薬の主体 となっている｡

化合物の官能基の立場{･ .7 ミ/基を爆薬分子に引 き込む ことに よって.7 ミ′基の水菜 とェ トp益の厳 禁 との問の水乗結合がつ くられ る｡分子内の水素結合 は この確報の特敢ある硬度

o )を増加 させ る｡分子間 の水素結合は分子間の距離を小 さくして,分子の格子 エネルギーを上げる｡ た とえは ,TATB の堆研係数 は

で. これは今 までに知 られた有峨化合物のい ちばん大 きい堆横係数である ｡TATB の触点は

である｡それで.ア ミノ基を爆薬分子に入れることは 耐熱性臆を増加する有効な方法である｡

耽塩. と くに カ l )ウム塩にす ると.壌熊のエネル ギーを下 げ ないで敵点 と魚安定性を大きく上げる｡

3.

耐熱熔霞の現状

DATB は庇初の耐蝕爆薬 で.

年代の末期に アメ リカの

a lで研究 と生産が行われてい る

｡TATB は密度 も高 くエ ネルギー も高い鈍感な

〔 苛者紹介〕 氏名 呂 春 楢

所属 中国撃東工学炭化工学院 副院長 噂歴

6

年

10

月大学 化学科卒 業

年

月華東工挺学

院

訣廊

教授

年

月帝東工学院副

8 8 年1 1 月雫東工学駐

封. Q爆薬 で

年に

z tに 1って合成 された

1961

年には

は実用上の特許を公告 した i ) ｡ 中国では

年代に この化合物の合成 と私道技術を 研究 した

㌧ ･ }ア ミ/‑

' l

' ‑‑キサ ニ ト

pビフェニルはア メリカの海軍に 上って研究 された耐 熱爆薬でい

年に この化合物の特赦 と製造技術は 公告 され た

) ｡ ほ どな く

, D

などのポ l Jニ トt ,ポ 1 )フェニル化合物が次 々と現われ ている

｡

HNS

は現在使用 され てい る封. q爆東で.

年に 7 I I )カ海軍兵告研究 所

の

に よ ってつ くられ ていた卯

年には

は次亜塩葉 酸 ナ ト. )ウムで

を厳 化 して

1をつ くった

10

㌧ この方法は有名な

の方法である

NS‑I をキ シ レ' /と7七 トニ トリルの混 合溶媒 で題 託 して

Ⅱをつ くる ことが で きる

Ⅱは般 点が

,堆 税密度が

c dで

℃ か ら

℃までの閥にポ リテ トラフルオ ロエチ レン( チ フ F 't /)とよ く触軸性があ るの {

l

宇宙 飛 行 船 と月の表面実晩 の中の耐熱爆薬の成分 とほかの火工 晶 の成分に用いらJtた｡中国では

年か ら

NS一Ⅰ

と HNS ‑ Ⅱの新 しい製造技術を多 く研究 して,製造技 術.産品 の収 串及 び結晶形に大 きな進 歩があ った｡

tlNS

のサ ー /ブルは他の国へ禿 られている｡

Ullmann

共役反応 と

輪 台反応で

I . ジ(トI )ニ ト｡7ェニ′ i) ‑チオ フェンl l ' ,

ジ(トl Jニ トF ,フェニ′ L ･ ) ‑チ7 ･ /‑

l S

‑ジ (トl Jニ トpフェニル) ‑7ラ' /1 6 I をつ くった｡ 中国 も

の合成 を研兜 して. コス トの低い新 しい製造技 術を待て.限定的な ! I : . 虚他 力を持 っている｡

鹿近 . ア ノ ー )カの

s国立研究所は

年間 の噸薬合成の現状 を発光 した

7

｡ その中で

,

‑ ジ (I ) )ニ トロ

1 ニ ル ア ミノ

･ ) . = トp

I 0211'車 OH22 CII2‑ 1Tt'H2 02It'＼ノ^{オ＼ ノNO2}

CH2‑ NHZ

･

j(ト1 )ニ ト

J Lニル). Lチ レンジ7 ミ' /で. }(ト l Jニ トE 7フェニル) ‑エチ レンジア ミンカ l )ウムをつ く ると生蛇物の艶

℃とな り

℃上が った

｡

ピ リジン)は 7 ノ リカですでに工薬生産 され

年 の生産丑は

ポ l / ドで

に代 る新 しい耐熱博 雅 で あ る とい われ てい る｡ ほか の東 平 な 化 合物 は

‑トI )ニ トt )フェニル7 ミノー

,

‑トI )ア

･ /‑J L)で

J lに代わ るもの と思われ る｡ ほかの 特殊な用途の耐熱壌鵜 も紹介 され ている｡

4.

耐熱 趨 韻の研究

4.I HNS

合収の新 しい穀造技術の研究

HNSIIShipp

の 方 法に よって合成 され てい る

ち.

を テ トラヒ ドf 77ラ･ /と}タ′‑ルの溶液 に入れて.

, 4

の次亜填葉酸 ナ H)ウム水溶液 と反応 させ.

の8I 恥品を持た｡ この鼠封品 を7七 トl / で多故回題流 して

Ⅰの柄製品を持 たt 8 ) ｡融点 が

℃であ った｡

中

土大丘の車扱に よって両方 の方法 で

を合 城す る製造技術を挺雀 した｡ この製造技術は専門家に よって鑑定 され. ゾp七ス設計が合理的 で.選ばれた 溶媒が安他で.柄恥が術中で.収 率 が高

など の長所があ る｡

4.2

ポ リ トリニ トロア ミノ芳香族化合物の合成 ポ ' )トl Jニ トロ 7 ミ′芳香族化合物を合攻す るため に. トl )ニ トロタppベ ンゼ ン

, トリニ ト｡ジ ク ppベ ンゼ ン

トリニ トt ,

タロロ7 ミ/ベ ン ゼ ･ /2 2 1 を まず 合域 した｡超酸 ニ トt ,化刑で高い収率 の トリニ ト｡クppベ ンゼ ン, ト1 )ニ トロジ クppベ

ンゼ ンをつ くること1 5 こ て きた｡

エチ レンジア ミ' /と トI Jニ トロタロF 'ベ ンゼ ンを反 応 させ て, ジ(トl )ニ ト｡フェニル) ‑エチ レンジ7 三

I /なつ くった

3 1 ｡ 生成物の敵点は

℃であ るが,エ チ レンジア ミンと トl )ニ トt l

‑タppア ミノベ ン ゼ ンと反応 させ て生成 した ジ(トl )ニ トロア ミノ7五 二′ L) ‑エチ レンジア ミ･ /( I ) の融点

℃で.前の生 成物 よ り

℃前 い

Cl l 2‑

CH2‑

芸 革

NO2

･L

嚢

( 1 ) 6' ‑‑キサ ニ トpジフェニルア ミンカ 1 )ウム

を合 成 した｡反応は次の ようであ る｡

a 3.3'

‑ジ クt ,ロ

ジニ ト｡ジフェニルア ミン 軍書 らは ジニ トロ

ジ グppベ ンゼ ンと

タロ の合成 ( 堵合)

p 7 こ . ) ンで

◆一 ･ jア

ノー2.2‑.4.4●6 ,

‑276‑

_工業火 薬

0 2 N 鼻

^{H . : T fk. H ! ｢ 訂 c}

^tIH

^{C t}

b 3.3

. ‑ジ ク F ,I‑

,

‑‑‑ キサ ニ トpジ フ

ニル ア ミ' /の合成 (ニ トE 7化)

H

｡ 2 C : 髄 一計 c I H

H2SOl

｡2

C 蕊

^{E. 漉 (}

NO2

m.p.92

‑94℃

C 3.3

● ‑ジ7 ミノー

.

.

' ‑‑ キサ ニ トt ,ジ フ ェニル ア ミンの合成 (ア ミノ化)

c

A

C :

･

NO2

溶媒 1 1 2 N

NH

コ こ

NO2

m.p.232‑237℃

d 3. 3' ‑ジア ミノ‑ 2. 2● . 4 . 4' , 6. 6' ‑‑ キ

ニ トロジ フ ェ

ル 7 ミンカ リウムの 合成 ( 成塩 )

H

2

N

&

^{衷 2}

NO2

K●

i l ' f 喋 で還 流

NO2 NO2

H.22Ni,& 2NT.B N: 2

2

( t I )

叔後の生成物Ol ) は融点が

℃,茶褐色の結晶体で.堆摂密度が

/ c J.fT軽感度は

爆先.火花感 度の懲火串 も

で.高い燃焼迎庇を持つ｡ この生成物は酸化剤 と混合 して点火薬 として使用する時に有効で.

理想的な新 しい点火燕である2 6 ) ｡

ト1 )ニ トF ,ジ ク p I )べ ･ /. t f･ /と m‑ ク t ,E ,ア ニ I )I /で 1 , 3 ‑ジ ( 3' ‑ ア ミ/ ‑2' . 4●. 6 ㌧ トl Jこ い ,フ ェニル 7 ミ ノ) ‑

,

,

‑ト1 )ニ ト｡ベ ンゼ ン(t n)な 合成 した2 7) ｡ 反 応 は次 に示 す｡

a 1

,

‑ジ

' ‑クt ,p

3 Lエル ア ミノ)

.

1ト1 )ニ トpベ ンゼ ンの合成 ( 縮 合 )

02N

哉 ^NO2

最 ^{｡ ‑ 一 錠 ≡}

m.p.17

9

b I.3

‑ジ

' ‑タ 1 7p

' ‑ジ こ い ,

3 Lニル ア ミノ

,

.

‑日 )ニ トpべ ･ /ゼ ･ /の合成 ( 一 次 ニ トE ,化 )

CI C

I

4 }. : 2 # ^N 芝 や ^{‑ qt .} N T 2 旗 や

K6gyaKayaku.Vol.51.No.5.1990 ‑2

77‑

c l

.

1ジ

㌧ クt ,f

㌧ トl )ニ トロフェニル7 ミノ)

,

‑ト. )ニ トpべ . /ゼ ソの合成 ( 高次 ニ トF , 化)

CI NO…

隻 : ^. 蕊 ^, ≡ 博 一 0 2 登

^T .

^.

^N

d 1,3‑メ(3

㌧ ア ミノ

◆ ‑トl Jニ ト｡フェニル7 ミ/)

‑ト1 )ニ トF ･ベ ンゼ ンの合成 (7 ミ/化)

NH2NO2 NO2NH2

0 2 登i b ^NN : 骨 ^{02 ‑ 0 2 N 貸 N .a N. 潜} _の) ^N02

5.

封. 4億秦の発展

耐熱爆毒 掛 土 官能基 の立切 ではポ l )ア ミノ乱 ポ 1 )ニ トp基 とビニル基の方向に発展 し.分子構造 の立切 で はL f i 項か ら両局 ,メ . )環及び大 きい項の方向に発展 し ている2 6 ) ｡

hNS は耐蝕性能が 良い耐 熱爆 薬 {･ あ る｡ 払たちは 7 ミノ基を爆萌分子に入れ る方法 . { ･ 噸薬の耐. q性能 を 上げ られ る観点 に よって

㌧ ヘキサ . i

トpジア ミノスチルベ ン(〟)を設計 した｡

HZ N NO2 NO2NH2

02 N鞍 _NO2 cH‑ CH や _NO2 ^N 仇

P) この化合物 は高 い敵点 であ る ことが期待 され る

㌧ ジア ミノ

● ‑テ トラニ トpスチルベ t /はす でに 合成 され 融点 が

℃,収 串が

タ iであ ることが示 された 2 9 ) ｡

2.6 ‑ジ (ト 1 )ニ トp

, Lこ . /ア ミノ

‑l j

…

芦蛋

ニ トpt = 'I Jジ ン ( PYX) は HNS に代わ り柑 る新 しい耐 熱爆 薬 で.融点 が

℃ ,DTA に よって分 析す る と

℃以下 I C安定 であ り.

℃の其空安定 妖艶 は

A/g I 4 8 時 間 であ る｡ 私 た ちは

l j(ト1 )ェ

トE Zジア ミノべ t /･ eンア ミノ)‑

ジ ェ トp ビ l J

･ }ン( V ) を故計 した2 2 7 ｡

H̲O N2

^{H o2}

o ^H 2 ² N ^*

^{O202 6 N NH O2 2}

M この化 合物 は構造 分析 に よ って融点が

℃であ る と期待 され る｡

2.5.8

‑トl )フェニ′ ト ･ }7 ' /べ . /‑ t ft /の ポ 1 )ニ トt ) 化合物P) は瓜要 な耐熱爆薬であ

N ‑ N

N‑ N

27

この化合物は ニ トf ･ア ミ/ベ ンゼ . /をジア ･ /化 した もの と

.

‑トl Jア ミ/ペ . /ゼ . /をカ ップ l J' /グ反応 させ て. Ct ) SO rC厳 化 して得 られ る ｡p ‑ニ トt ,ア ミ ノベ . /ゼ . /で持た生成物は般点が

℃で.

1ジニ トt ･ア ミノべ . /せ . /{･ 持た生成物は触点が

℃{･ あ る｡

大項ポ ] )ニ トp化合物 も瓜賓な耐熱爆薬である｡熱 安定性の高いオ タタニ トt ,大項爆薬岬 は良い耐黙性能 を も

この化合物 は m‑ ジ クppペ . /. e. /と レゾル シノー ルを原料 と して合成 され.融点が

℃以上であ る｡

o サ ー oi N O2

02 N か o _{文 献} ^東

I)

M.

1)

4

L A.

t s

1216(19

68)

5)R.E.Oesterling.U.S･P･340418

4

1)

7)∫.C.Dacons,U.S.P.3755471(1973) 8)∫.C.DaCOn

S

K.

K･

M.

r n

M.

M.

1 7

M.

Dev..25.68(1986)

18)

国外科学技術更科 ( 化工拍

,

爆破等材

20)

呂春措.兵工学報 ( 火薬 と爆薬拍)

( 1),

21)

呂春緒,筆東工学院学報

(

)

王思芳.華東工学院修士卒業論文

呂春措,火秦 と爆薬.

呂春緒,爆破器材

呂春措,爆破器材

呂早生.華東工学院修士卒業論文 (

部愛民,華東工学院修士卒業論文 (

呂春緒 ,r 耐熱爆薬を合成すろ理論 と実践

,華東

工学院.

29)

彰新革,雫東工学院修士卒業論文 (

S

plosiv

e s

,O

31)E.E.Gilbe

r t

Kagy6Kayaku,〉ol.51.No.5,1990 ‑279‑

TheDevelopmentandPresentSituationofHeat‑ResistantExplosives LuChungXu'

TranshtedbyWuJi

a n

Inthispaper,thedeyelopmentofheat‑resistantexplosivecompoundsisreviewed, aJldthemethodsandtechniquesofsyTlthesesFor9typical heaトresistantexplosivesare discussed.ByanalysisoEmolecularstructureofhea卜resistantexplosives.theextensionof aconJugatemOleculaLrSystem,intr

od uc

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lionareconsideredtobeeffectiveme

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Lastly.r∝entstlJdiesoEsomeheat‑res

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ⅩiaoLingWei.Nanjing.China)

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