Разработка рецептов составов и основные требования к их компонентам

1. Количество энергии, выделяющееся при торении состава, должно быть достаточным для возбуждения или ионизации находящихся в пламени атомов или молекул.

Достаточно мощное цветное излучение получается при сжигании составов, теплота горения которых не меньше 0, 8 ккал/г (3, 4кДж/г).

2. При использовании молекулярного излучения температура пламени не должна превышать некоторого предела, при котором уже наблюдается диссоциация молекул излучателей.

Так, например, температура зеленых пламен не должна превышать 2000° С.

3. В пламени должно быть лишь небольшое количество твердых продуктов реакции.

Введение в составы большого количества (15—20%) порошков металлов (магния или алюминия), дающих при сгорании труднолетучие оксиды, сильно увеличивает яркость пламени, но вместе с тем ухудшает его цветность.

4. Компоненты состава должны быть подобраны таким образом, чтобы нежелательное излучение газообразных продуктов реакции в других частях спектра было по возможности минимальным. Это достигается соответствующим подбором окислителя, а также и других компонентов состава.

5. Получающиеся при горении составов вещества, сообщающие окраску пламени, должны быть легколетучими и уже при 1000—1200° С полностью переходить в парообразное состояние. Поэтому для получения цветного пламени часто используют излучение хлоридов щелочноземельных металлов.

Составы сигнальных огней обычно содержат следующие компоненты:

1) окислители;

2) органические горючие — связующие;

3) соли, окрашивающие пламя. Кроме того, в составах довольно часто присутствуют:

4) вещества, улучшающие окраску пламени, —хлорорганические соединения;

5) неорганические горючие — порошки магния или алюминия.

Окислители должны быть солями того металла, соединения которого обеспечивают требуемую окраску пламени: в составах желтых огней — это соли натрия, в красных — соли стронция и т. д. Если же это по какой-либо причине (например, гигроскопичность соли) не представляется возможным и используемый окислитель является солью другого металла, то продукты разложения его должны слабо излучать в пламени. В качестве таких окислителей часто используют соли калия.

Органические связующие не должны портить окраску пламени состава.

Идеальными связующими явились бы такие вещества, которые при сгорании давали бы почти бесцветные пламена, подобные тем, какие дают при горении на воздухе сера, водород или окись углерода.

Известно, что если органические вещества содержат не менее 50% кислорода, то.пламя при их горении -будет почти бесцветным.

Желтая окраска пламени, получающаяся при сгорании на воздухе высокоуглеродистых органических веществ, объясняется наличием в пламени несгоревших частиц углерода.

Большинство составов сигнальных огней имеет отрицательный кислородный баланс, что отнюдь не благоприятствует полному сгоранию связующего.

Поэтому органические вещества, употребляемые для изготовления сигнальных составов, должны содержать по возможности максимальное количество кислорода; особенно актуальным это требование является для составов зеленого огня.

Элементарный состав многих органических веществ-свя-зующих приведен в табл. 4.2; из рассмотрения ее следует, что одним из лучших связующих, с этой точки зрения, является идитол и наихудшими — канифоль и резинаты.

Крахмал и сахар не являются связующими, но ввиду большого содержаяия в них'кислорода частичная замена ими связующих является вполне возможной и.иногда даже 'выгодной.

В некоторых литературных источниках указывается, что в составы цветных огней полезно вводить некоторое количество уротропина — C6H12N4. Он содержит 51, 4% углерода; 8, 6% водорода; 40, 0% азота, имеет отрицательную теплоту образования, торит на воздухе почти бесцветным пламенам. Цементирующими свойствами уротропин не обладает.

Поливинилхлорид — вещество, наиболее часто применявшееся во время второй мировой войны в составах сигнальных огней, имеет формулу (СН2=СНС1)n Это — белый порошок с температурой размягчения около 80° С, плотность его 1, 4 г/см3, содержание хлора 56%. Поливинилхлорид растворим в дихлорэтане и других хлорзамещенных алифатических углеводородах, пластифицируется трикрезилфосфатом или дибутилфталатом. При нагревании примерно до 160° С начинается разложение поливи-нилхлорида с выделением хлористого водорода.