Плотность ВВ

С  повышением  плотности  пропорционально  увеличиваются  скорость  детонации  и  другие величины  характеризующие  мощность  ВВ.  Давление  детонации,  согласно  исследованиям  Каста приблизительно  прямопропорциональна  квадрату  плотности,  поэтому  величина  плотности  имеет исключительную  важность.  Более  того,  большинство  параметров  ВВ,  такие  как  бризантность  и скорость  детонации  не  имеют  наглядности  без  указания  плотности,  при  которой  происходит измерение.

Различают плотность насыпную (bulk density), получающуюся при уплотнении ВВ под действием собственного  веса  и  плотность  монокристалла (максимальная  или  рентгеноструктурная плотность).  Это  величина,  которую  определяют  методом  рентгеноструктурного  анализа. Монокристалл  не  содержит  дефектов,  поэтому  полученная  величина  является  максимально возможной.

Некоторые  вещества  могут  иметь  несколько  полиморфных  модификация,  отличающихся упаковкой молекулы и, поэтому, имеющих разные плотность монокристалла и ряд других параметров. Так, например, для октогена известно 5 полиморфных модификаций, из которых для практического применения пригодна только одна.

Кристаллы  вещества  в  массе  содержат  определенное  количество  дефектов  и  включений, поэтому плотность измеряемая при помощи пикнометра и подобных лабораторных методов меньше рентгеноструктурной.

Плотность  реально  применяющихся  ВВ  всегда  ниже  максимальной.  С  помощью  различных методов прессования (например с помощью растворителей и приложения сверхвысоких давлений) ее можно  приблизить  к  максимальной,  однако  всегда  существует  точка  перепрессовки (не  путать  с термином  «перепрессовки»  инициирующих  ВВ),  когда  прилагаемое  давление  уже  практически  не влияет  на  плотность  ВВ,  а  в  полученной  шашке  ВВ  возникают  трещины.  При  добавлении воскоподобных  веществ  и  флегматизаторов  прессуемость  улучшается  за  счет  уменьшения  трения между частицами при запрессовке.

Максимальную  плотность  смеси  двух  или  более  веществ  можно  определить  по  следующей зависимости:

1/ρ(max) = n₁/ρ₁(max) + n₂/ρ₂(max) + … , где ρ(max) – максимальная плотность смеси, ρ1(max) – максимальная плотность первого, ρ2(max) – максимальная плотность второго компонента и т.д. n1... -массовая доля соответствующего компонента смеси.

Табл. 3 Прессуемость различных ВВ.

ВВ	Приложенное давление (kpsi)						Плотность Кристалла г/см3
	3	5	10	12	15	20
Пикрат аммония	1.33	1.41	1.47	1.49	1.61	1.64	1.72
Гексоген	1.46	1.52	1.60	1.63	1.65	1.68	1.82
ЭДНА	-	1.39	1.46	-	1.51	1.55	1.71
Азид свинца	2.46	2.69	2.98	3.05	3.16	3.28	4.68
Стифнат свинца	2.12	2.23	2.43	2.47	2.57	2.63	3.10
ТЭН	-	1.48	1.61	-	-	-	1.77
ТНФ	1.40	1.50	1.57	1.59	1.61	1.64	1.76
Тетрил	1.40	1.47	1.57	1.60	1.63	1.67	1.73
Тротил	1.34	1.40	1.47	1.49	1.52	1.55	1.65

В  настоящее  время плотность  для еще  не полученных ВВ  обычно прогнозируют  при  помощи квантовых расчетов с применением численных методов на  компьютерах. Однако было установлено (Л.Т.  Еременко),  что  теоретическая  максимальная  плотность  ρ(max)  (в  иностранной  литературе ρ(TMD)),  может  быть  рассчитана  с  погрешностью  2-3%  при  помощи  простейшего  эмпирического соотношения:

ρ (max) = А1-К1·Н, где А1 и К1 – константы, зависящие от того, к какой группе принадлежит ВВ а Н – вес атомов водорода в молекуле в %. Если вещество образует различные формы с разными плотностями, это соотношение указывает на форму с максимальной плотностью.

Группа  1:  Жидкие  алифатические  нитросоединения  относительно  симметричного  строения вдоль основной линии (напр. 1,3- или 2,2-динитропропан) : ρ(max) = 1.780 – 0.096·Н.

Группа  2:  Жидкие  алифатические  нитросоединения  относительно  симметричного  строения (напр. 1,1-динитропропан) : ρ(max) = 1.584 – 0.067·Н.

Группа 3: Твердые нециклические алифатические нитросоединения содержащие нитро- и/или нитратогруппы: ρ(max) = 2.114 – 0.169·Н.

Группа  4:  Твердые  нециклические  алифатические  вторичные  полинитроалкиламины  и полиалкилнитроамиды: ρ(max) = 2.114 – 0.151·Н.

Группа  5:  Твердые  нециклические  алифатические  вторичные  нитрамины,  содержащие замещенные этиленнитратные и/или 2,2-динитропропиловые группы: ρ(max) = 2.114 – 0.134·Н.

Группа 6: Твердые нециклические алифатические первичные нитрамины и нитраты первичных аминов: ρ(max) = 2.118 – 0.103·Н.

Группа 7: Твердые нитро- и/или нитроксицикланы и –оксицикланы: ρ(max) = 2.085 – 0.143·Н.

Группа  8:  Твердые  нитразацикланы  (типа  гексогена,  ТЕНГУ  и  т.д.)  и  нитразаоксицикланы:  ρ(max) = 2.086 – 0.093·Н.

Группа 9: Твердые неразветвленные нитразаалканы: ρ(max) = 2.114 – 0.114·Н.

Группа  10:  Вещества,  содержащие  неводородные  заместители  в  ароматическом  кольце  или кольца ароматических систем (Например гексанитростильбен): ρ(max) = 1.948 – 0.141·Н.

Группа  11:  Ароматические  углеводороды,  гетероатомные  ароматические  соединения,  или вещества  из  группы  10,  имеющие  дополнительные  водородосодержащие  заместители  (Например тротил или пикриновая кислота): ρ(max) = 1.954 – 0.130·Н.

Группа 12: Анилины, замещенные по кольцу или гетероциклы с не более чем одним аминным азотом (Тринитроанилин): ρ(max) = 1.984 – 0.124·Н.

Группа 13: Вещества, имеющие заместители, которые образуют сильные одно- или двумерные межмолекулярные водородные связи: ρ(max) = 2.094 – 0.132·Н.