Составы цветных дымов

Возгонка красителей осуществляется за счет так называемой термической смеси, состоящей из окислителя и горючего.

Термическая смесь должна выделять тепло в количестве, необходимом для перехода красителя в парообразное состояние, но не должна развивать при горении высокой температуры, чтобы не вызвать его разложения.

Термическая смесь должна также выделять при горении значительное количество газообразных продуктов, которые способствовали бы быстрому удалению паров красителя из сферы реакции горения. Наиболее пригодными из горючих в этом случае являются органические вещества.

Чаще всего в качестве горючих в составах сигнальных дымов употребляют углеводы; они образуют при своем сгорании большое количество газообразных продуктов и выделяют не слишком большое количество тепла (табл. 17.1).

Таблица 17.1 Теплота и объем газообразных продуктов горения двойных смесей

Из таблицы видно, что наилучшие показатели имеет смесь, в которой сгорание углевода осуществляется только до окиси углерода. Опыт показывает, что при применении этой термической смеси получается дым наилучшего качества.

Из углеводов применяют обычно сахар, а также крахмал и древесные опилки.

' Эти вещества являются продуктами пищевой промышленности, возможна их замена другими горючими, например, дициандиамидом или тиомочевиной.

В качестве окислителя в составах цветных дымов употребляют почти исключительно хлорат калия; в зарубежной литературе приводятся также рецепты составов с окислителем — КС104. Бехер [107] указывает, что термическая смесь хлората калия с углеводами может быть при желании заменена нитроцеллюлозой. Содержание красителя в составах колеблется от 40 до 60% в зависимости от химической природы красителя и требуемой скорости сгорания состава.

Иногда в составы вводятся вещества, препятствующие воспламенению паров красителей, —пламегасители, например, NaHCO3 или КНСОз. Роль пламегасителя сводится к.понижению температуры горения состава и образованию инертного газа (СОз), наличие которого уменьшает контакт паров красителя с воздухом.

В литературе [118] приводится рецепт 'цветного дыма с «'пластическим связующим» (в %):

органический краситель.... 51

сахар............. 18
КСlOз............. 23

NaHC03............ 8

Сверх 100% смеси в нее вводят 2—3 части поливинил ацетата, растворенные в дихлорметане или в этилацетате (растворитель удаляется при сушке состава).

Содержание компонентов в хлоратных составах, не содержащих пламегасителя, составляет примерно (в %):

хлорат калия 30—40

углеводы.. 20—25

краситель.. 50—55

связующее.. О—5

Введение связующих необходимо только в тех случаях, когда производится гранулирование составов. Операция эта проводится с целью увеличения поверхности горения. Кроме того, гранулирование улучшает цвет дыма, так как в этом случае пары красителя быстрее удаляются из сферы реакции и не должны проходить через нагретый до высокой температуры шлак. Диаметр гранул варьирует от 2 до 5 мм.

Составы сигнальных дымов должны сгорать без доступа к ним воздуха. Для этого состав помещают в пористую оболочку-мешковину, в картонную или жестяную оболочку с рядом отверстий для выхода дыма. При доступе воздуха температура горения значительно повышается за счет догорания окиси углерода 2СО+02=2С02, при этом образуется пламя и происходит почти полное сгорание паров красителя.

Но и при беспламенном горении состава все же происходит частичное разложение красителей. Количество дыма составляет обычно 30—70% от первоначального веса красителя в составе и, кроме того, в самом дыме содержится лишь 60—80% красителя (остальные продукты его разложения — смолы).

Американский состав красного дыма для парашютных ракет содержит: 35% КСЮз (23 мк), 17% сахара, 45% 1-метил-аминоантрахинона, 3% 1, 4-паратолуидиноантрахинона. Замена КСlOз на KNO3 ухудшает качество дыма и может быть иногда реализована только для самых термически стойких красителей;

скорость горения смесей с KNO3 значительно меньше.

Для артиллерийской пристрелки в условиях боя необходимо фиксировать место падения снарядов. Днем это достигается образованием в месте разрыва снаряда облака цветного дыма. Пристрелочные артиллерийские снаряды заполняются смесями органических красителей с различными ВВ.

Немецкие целеуказательные снаряды в 1941—1945 гг. имели заряд из смеси мощных ВВ (тэн, гексоген) с азокрасителями;

содержание ВВ в таких смесях было 45—35%.

Возможно и раздельное снаряжение красителя и ВВ. Взрывчатое вещество в этом случае помещается в центре снаряда, а смесь красителя с NaCI (80/20) по периферии; соль играет роль разбавителя и частицы ее служат центрами конденсации паров красителя.

В качестве ВВ при таком методе снаряжения могут быть использованы смесь из 28% пикрата аммония и 72% NH4NO3 или амматол. Из красителей для взрывной сигнализации оказались пригодными судан красный, хризоидин желтый, а для зеленого дыма смесь двух красителей: хинизарина зеленого и хино-лина желтого.

В американском патенте 2.469.421, 1949, дается такое описание метода снаряжения целеуказательных снарядов: краситель, в количестве около 10% от веса разрывного заряда, не должен смешиваться с ВВ, но размещаться между стенками корпуса и центральным разрывным зарядом. Для красителей, плавящихся при температуре ниже 150° С, возможно снаряжение методом центробежной заливки; для понижения температуры плавления краситель может быть смешан с парафином или термопластичной смолой. В качестве ВВ особенно пригодны, так как почти не дают при взрыве облака сажи: 1) нитрогуанидин, 2) смесь пикрата аммония с NH4NO3. В качестве красителей, показавших хорошие результаты, указываются:

1. Красный или оранжевый дым: жирооранж и диэтил-т-ами-нофенолфталеингидрохлорид.

2. Желтый дым: аминоазотолуол и бензол азодиметиланилин;

3. Синий дым: хинизарин синий, антрахинон виолет.

В воздухе лучше других наблюдаются разрывы оранжево-красного дыма.

В литературе указывается, что для получения цветных дымов может быть использована смесь бездымного пороха ЕС с органическими красителями в соотношении 50/60.

Порох ЕС — это частично желатинированная нитроцеллюлоза (НЦ) с добавкой нитратов (в %):

НЦ,.... 80, 4

КNОз.... 8, 0

Ba(NOs)2.. 8, 0

Крахмал... 3, 0

Дифениламин.. 0, 6

Аналогичная составам сигнальных дымов термическая смесь хлората калия с углеводами используется в США для сублимации слезоточивых 0В. По сообщению [117], ранее использовавшиеся хлорацетофенон (CN) и адамсит (ДМ) заменены теперь слезоточивым веществом Си-Эс (CS), имеющим формулу С1*С6Н4*СН(СN)2.

Последний широко используется в США полицией для разгона демонстраций.

По сообщениям американской печати [117], сублимация Си-Эс осуществляется термической смесью, состоящей из 40% КСlOз, 28% сахара, 32% MgCO3; 100 частей этой смеси гранулируется 100 г 8%-ного раствора НЦ в ацетоне и смешивается с 73 частями Си-Эс.

Для оценки качества образующегося цветного дыма следует определить:

1) общее количество дыма, получающегося при сгорании 1 г состава;

2) устойчивость дыма в воздухе, а также размеры дымовых частиц;

3) цветность дыма.

Эти испытания проводятся в такой же дымовой камере, как и для исследования свойств маскирующих дымов.

Количество дыма определяют взвешиванием до и после опыта стеклянных пластинок (9*l2 cм), помещаемых на дно и боковые стенки камеры.

Устойчивость цветного дыма в воздухе можно определить по любому из методов, принятых для исследования стабильности аэрозолей.

Цветность дымов можно определять методами, применяемыми для измерения цвета окрашенных тканей; определяется цвет дыма в отраженном свете. С использованием при этом спектрофотометра Пульфриха были получены данные, приведенные в табл. 17.2.

Определение цвета дыма в проходящем свете не позволяет судить об его качестве.

Таблица 17.2 Цветовые характеристики сигнальных дымов