toi_samyi

Бездымный порох это нитроклетчатка и пироксилин - нитроклетчатка, а чем они отличаются? А что сильнее?
Что изобрёл Д.И.Менделеев, пироксилин или порох? Почему в 1905 году российские снаряды начинённые пироксилином не взрывались?
Какой порох лучше - кордит или баллистит? Чем они отличаются?
Почему пистолетный порох такой мелкий и зачем туда добавляют селитру при приготовлении?
Ответы на эти и многие другие вопросы вы сможете найти ниже :-)
Изложение будет максимально популярным, но без некоторых "хитрых" слов всё равно не обойтись. Да, в тексте будут встречаться слова типа: "спирты", "эфиры" (сложные эфиры), гидролиз и др. Если не понятно - всегда можно спросить или посмотреть в Вики.

Gun-Cotton Factory. Dipping cotton in nitrating troughs.

1. Бездымный порох это один из первых искусственных материалов (Kunststoff) - пластмасса и это почти всегда смесь.
(искусственный - полученный на основе природных материалов, не полностью синтетический)
Как правило, это не индивидуальное вещество, хотя называется "метательное взрывчатое вещество", тут проблема терминологии. Сейчас по-английски оно зовётся Propellant, а раньше были другие названия. Различают Single-based propellant, Double-based ... и т.д. по числу взрывчатых веществ в составе. Советская классификация... она, как обычно, "отличная", о ней будет ниже. Или отдельным постом... И конечно, есть "пистолетные", "винтовочные", "артиллерийские" и др. пороха. Различие тут уже не только по размеру (и форме) зерна, но и по составу. А может быть и одинаковый состав. Да, тут сложнее, чем с дымным.

2. Основа почти всех порохов - нитроцеллюлоза. Целлюлоза - полимер сахара - глюкозы. Каждое звено этого полимера содержит по три спиртовых группы (гидроксигруппы) и соответственно может реагировать с азотной кислотой, образуя сложный эфир - "нитрат". Если взять больше азотной к-ты, то можно пронитровать все гидроксигруппы и получить "тринитрат". А если меньше, то только часть из них. Но есть ещё концевые гидроксигруппы. Кроме того, цепи полимера имеют разную длину. Всё это приводит к тому, что нельзя сказать сколько именно нитрогрупп (остатков азотной к-ты) приходится на одну молекулу полимера. Но можно определить содержание азота (который есть в каждой нитрогруппе и только в ней) в готовом продукте. Чем меньше азота, тем лучше нитроцеллюлоза растворяется в смеси спирта (этилового) и эфира (простого диэтилового "серного"). Граница - 12%, если выше, то уже не растворяется. Максимум - 13,5 % азота. (Это важный момент для производства пороха). Ясно, что чем больше азота, то тем больше и кислорода - окислителя (они оба в составе нитрогруппы), а значит и взрывчатость выше.

3. Как же сделать нитроцеллюлозный (пироксилиновый) порох? - Очень просто :-)

Действие №1: Надо взять целлюлозу и пронитровать. Можно бумагу (так и было), лучше промакашку или фильтровалку. Можно хлопок (вату или пряжу, как сделал Кристиан КрасиваяНога), а можно даже древесные опилки. Но лучше всего - вата (хлопок). Волокна хлопка тонкие и это практически чистая целлюлоза, их не нужно готовить - пойдёт прямо с огорода. После нитрования достаточным кол-вом азотной к-ты (лучше в смеси с серной к-той, см. "нитрующая смесь") вид материала практически не изменится. Теперь его нужно промыть и высушить.

Watch on YouTube

Действие №2: Теперь из нитроцеллюлозы нужно сделать твёрдый материал, это и будет "порох".
Сйчас проще всего растворить нитроцеллюлозу в ацетоне, вылить раствор в ванночку и подождать пока высохнет. Вот эта плёнка (ага, "нитролак") и есть "порох". Осталось её порезать / накрошить и всё. Готово.
Однако, в конце 19-го века с ацетоном была большая проблема :-)

Watch on YouTube

4. В чём разница между "взрывчаткой" и "порохом" (для стрельбы)?
- В скорости распространения процесса горения (окисления) и/или разложения.
Знаете же, что такое детонация в двигателе автомобиля? Ну вот.

5. "Пироксилин" это тоже самое, что и "пушечный хлопок" - максимально нитрованая вата. Это взрывчатое вещество. Оно детонирует, к использованию в качестве "пороха" не пригодно.
Волокна хлопка трубчатые. При нитровании кислота попадает внутрь и её потом трудно оттуда вымыть. Для облегчения промывки хлопок стали резать, но полностью проблему это не устранило.
После промывки пироксилин сушили и прессовали, однако вскоре обнаружилось, что сухой пушечный хлопок слишком опасен. И его стали обратно мочить водой (до 30%) - для стабильности.
Как вы помните, нитроцеллюлоза это сложный эфир, а такие соединения гидролизуют (т.е. реагируют с водой), давая обратно спирт и кислоту. Катализатором этой обратной реакции является кислота (в т.ч.). Ну вы уже поняли, да? Вот поэтому российские снаряды и не взрывались.

6. Про "пироксилиновый", "пироколлоидийный" пороха и проч. приоритеты.
Один пронитровал древесные волокна и назвал эту штуку "ксилоидин", другой - бумагу и назвал это "нитрамидин" и т.д. Отсюда и вся эта неразбериха с названиями.
С растворителями в конце 19-го века был напряг. Из доступных для промышленного применения был только спирт (этанол) и получаемый из него диэтиловый ("серный") эфир. Вот по этой одёжке и приходилось протягивать ножки :-).
Низконитрованная (до 12% азота) целлюлоза растворяется в смесях спирта и эфира, а высоконитрованная - нет.
Первый пригодный к снаряжению патронов бездымный порох (принятый на вооружение) это Poudre B - смесь 68,2% нерастворимой и 29,8% растворимой в спирто-эфирной смеси нитроцеллюлозы, сдобренная 2% парафина для меньшей хрупкости. Нерастворимый "пироксиллин" склеили "нитролаком" из менее нитрованной целлюлозы. Очень скоро в состав ввели дифениламин (для нейтрализации образующейся при гидролизе кислоты и как "пластификатор") и стало совсем хорошо.
А что Менделеев?
А он ознакомился (в т.ч.) с этим французским производством и решил, что надо чтоб сразу и посильней (азота побольше) и возни типа меньше - нитровать до 12%. Тогда всё будет растворяться (по минимуму) и азота максимум. Типа в одну стадию. И назвал он эту штуку (раствор?) - "пироколлодий". Но на практике оказалось, что в промышленном масштабе добиться такой точности нитрования очень трудно. В Российских условиях. А в американских - осилили. Вот и всё.

to be continued

ЗЫ: американцы поставляли "пироколлодий" по Ленд-Лиз