Química dos Explosivos

Química dos Explosivos

(Parte 3 de 4)

5.d → Peneiramento para separar o póde pólvora do de grafite; 5.e → Homogeneização Mistura de diferentes lotes de pólvora.

2 – Demais composites

A principal utilização das composites diferentes da pólvora negra é como propelente para foguetes e sua composição geralmente compreende: - 20% de combustível que também atua como aglutinante (polissulfetos, PVC, poliésteres, poliéteres e polibutadieno); - 70% de comburente (nitrato de amônio, nitrato de potássio, perclorato de amônio) aditivos mecânicos, aditivos balísticos e aditivos energéticooss ((Al)). -Altos explosivos militares

1 - TNT (Trinitrotolueno) ou Trotil

Apesar do desenvolvimento de novos explosivos, o TNT simétrico continua a ser um importante explosivo militar, particularmente quando misturado com o nitrato de amônio (amatol). Seu baixo ponto de fusão (800C) permite que seja carregado fundido em bombas e obuses. Não tem a tendência do ácido pícrico, a formar sais metálicos insensíveis. O TNT é obtido pela nitração em etapas múltiplas do tolueno, com uma mistura de ácidos sulfúrico e nítrico (sulfonítrica). Antigamente, usava-se três estágios de nitração, ao mono, ao di e ao trinitrotolueno mas atualmente, os reatores a fluxo contínuo, em tanques agitados, ou as unidades tubulares com escoamento em contracorrente dos ácidos concentrados e do tolueno, permitem que se tenham rendimentos maiores e custos menores.

O TNT puro (cristalizado, em palhetas ou comprimido) é empregado como reforçador, em granadas e minas anticarro e anti pessoal, em bombas de aviação e em petardos.

Em misturas o TNT é empregado em cargas de arrebentamento e em granadas. As misturas mais usadas são: 1 – TNT + Tetril = Tetritol; 2 – TNT + Nitropenta = Pentolite; 3 – TNT + Hexogênio (RDX) = Hexolite ou ciclotol; 4 – TNT + Octogênio = Octol (HMX); 5 – TNT + NH4NH3 = Amatol.

NO2 TNT

2 - Tetril [2,4,6 – Trinitrofenilmetilnitroamina, C6H2(NO2)3NCH3NO2]

É utilizado principalmente como carga básica em espoletas de detonação, como explosivo reforçador em bombas de alto-explosivos e como componente de explosivos binários. Prepara-se, em geral, pela ação de mistura sulfonítrica sobre dimetilamina, numa nitração em múltiplas etapas (Figura 1).

N CH3H3C

N CH3H3C

N CH3H3C

N CH3H3C

Tetril Figura 1 – Reação de formação do tetril

O tetril também pode ser preparado pela alquilação do 2, 4 – dinitroclorobenzeno com metilamina, seguida pela nitração. O tetril é um alto explosivo extremamente poderoso, com grande poder de ruptura porém está caindo em desuso por ser muito venenoso.

3 - Ácido pícrico (2,4,6 – trinitrofenol)

Não se fabrica pela nitração direta do fenol, em virtude de se formarem muitos subprodutos. É obtido pela nitração de fenolsulfonatos com mistura sulfonítrica.

OH NO2O2N

NO2 Ácido pícrico

4 - Explosivo D, ou picrato de amônio.

É feito pela neutralização de soluções aquosas quentes de ácido pícrico pela amônia aquosa. É usado em bombas perfurantes de blindagens graças à insensibilidade aos choques mecânicos (É o explosivo mais insensível que se conhece).

O NO2

Picrato de amônio

5 - PETN, Tetranitrato de pentaeritritol [C(CH2ONO2)4]

É um dos alto-explosivos militares mais brisantes e mais sensíveis. É dessensibilizado pela adição de TNT ou pela adição de cera, para ser usado como explosivo reforçador, como carga de ruptura, como cordel detonante ou como explosivo plástico de demolição. O PETN, também conhecido como nitropenta, pode ser feito pela nitração do pentaeritritol com ácido nítrico concentrado (96 %) a cerca de 50 oC. A pentolita, feita pela fusão do PETN com o TNT, tem usos especializados; por exemplo, a pentolita 50-50 é usada como reforçador em agentes explosivos de ruptura em forma de pasta com misturas de nitrato de amônio granulado e óleo combustível, e como carga principal de reforçadores.

Figura 12 – Reação de formação da nitropenta

C CH2ONO2O2NH2C

C CH2OHHOH2C

CH2OHHOH2C

+ HNO3NA2CO3 Acetona

6- RDX, ciclonita, ou sim-trimetilenotrinitramina [(CH2)3N3(NO2)3]

Também conhecido como hexogênio, é um dos mais poderosos explosivos conhecidos atualmente. O RDX é usado, em mistura com o TNT e o alumínio sob o nome de Torpex (42 % RDX, 40 % de TNT e 18 % Al), em minas, cargas de profundidade e em torpedos. Também é empregado como ingrediente em explosivos de granadas e bombas, em cordéis detonantes (puro ou com até 5 % de TNT) e é dessensibilizado por cera ou materiais oleosos. O RDX é produzido a partir da nitração da Hexametilenotetramina (urotropina) com ácido nítrico concentrado.

+3HNO3

O2N O2NNO2+ 3CH2O + NH3

RDX Figura 13 – Reação de formção do RDX

7 - Octogênio

O octogênio ou HMX é um alto explosivo obtido como subproduto da reação de produção do RDX através do processo de Bachmann (a partir da hexametileno tetramina, nitrato de amonio, ácido nítrico e anidrido acético). Ele pode ser obtido como único produto quando 1,5 – metileno-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetrazaciclooctano é tratado com anidrido acético, nitrato de amonio e ácido nítrico. O 1,5 – metileno-3,7-dinitro-1,3,5,7-tetrazaciclooctano é formado quando se reage anidrido acético com o dinitrato de hexametileno tetramina. Em cargas de alta potência, especialmente em cargas ocas, o octogênio tem uma performance melhor que o hexogênio.

HMX 8 - Azida de chumbo

Substitui parcialmente o fulminato de mercúrio como explosivo iniciador, ou primário, em espoletas de percussão. O fulminato apresenta uma estabilidade menor que a desejável, tem que ser fabricado em pequenas partidas e envolve um material raro, como o mercúrio. Por outro lado, a azida de chumbo tem uma estabilidade notável, não envolve materiais estratégicos e pode ser fabricada em grandes partidas pela ação do acetato ou do nitrato de chumbo sobre a azida de sódio. A azida de sódio pode ser feita a partir da amida de sódio e o óxido nitroso:

NaNH2 + N2O NaN3 + H2O 2NaN3 + Pb(CH3COO)2 Pb(N3)2 + 2Na(CH3COO)

NPbN N

Azida de chumbo 9 - PBX ou explosivo plástico

PBX ou Plastic Bonded Explosive é o termo aplicado a uma variedade de misturas explosivas que tem elevada força mecânica, boas propriedades explosivas, excelente estabilidade química, insensibilidade ao manuseio e ao choque, elevada sensibilidade a impulsos térmicos e velocidade de detonação geralmente superior a 7800 m/s. Os PBX contém uma grande percentagem de explosivos básicos como RDX, HMX, ou PETN em mistura íntima com aglutinantes poliméricos tais como poliéster, poliuretano, poliestireno, naylon, vários tipos de borracha, nitrocelulose ou teflon. Em alguns casos são incluídos plastificantes, além de metais como o Al ou o Fe. Cuidados devem ser tomados nos carregamentos do explosivo, em estado de fusão, a fim de evitar a formação de bolhas internas o que poderia provocar a explosão da carga de detonação ainda no tubo ou cano das armas. O PBX está sendo preparado para substituir o TNT devido aos problemas ambientais na fabricação deste último.

Explosivos industriais

pacíficos como obras de engenharia, minerações, atividades industriais, pirotecnia, etc

São materiais que detonam a partir de um estímulo de iniciação apropriado. A frente de detonação propaga-se através do explosivo com velocidade maior que a velocideade de propagação do som no mesmo explosivo. Estes materiais são usados apenas para fins

Historicamente, a pólvora negra tem sido preferida como agente de demolição em virtude de ser menos destrutiva nos seus efeitos mas, partir de 1866, a dinamite dominou durante um século a indústria de explosivos como a primeira geração de explosivos de desmonte. A segunda geração veio em 1955 com o surgimento do ANFO (Amonium Nitrate Fuel Oil) e a terceirta logo em seguida com o surgimento das lamas explosivas (slumies ou water gels) em 1957. A quarta geração deste tipo de explosivos são as emulsões explosivas, surgidas em 1968 e em uso até os dias de hoje.

1 - Nitroglicerina e Dinamite

A nitroglicerina foi o primeiro alto-explosivo a ser empregado em grande escala. A nitração é efetuada lentamente pela adição de glicerina muito pura (9,9% ou mais) a uma mistura com a composição aproximada de H2SO4 59,5 %; HNO3 40 % e H2O 0,5 %. A nitração completa-se em 60 a 90 minutos, em nitradores com agitação, equipados com serpentinas em aço de arrefecimento, cujo fluido é uma salmoura a 5 0C, para manter a temperatura abaixo de 10 0C. Depois da nitração, a mistura de nitroglicerina e do ácido usado escoa, por uma calha (que é mais fácil de limpar completamente do que um tubo), para tanques de separação e sedimentação, a uma certa distância do nitrador. A nitroglicerina é cuidadosamente separada do ácido e vai para um tanque de lavagem, onde é lavada duas vezes com água quente e com uma solução de carbonato de sódio a 2 %, para

Figura 14 – Fluxograma da fabricação da nitroglicerina e dinamites. Usualmente é necessário ter um evaporador entre o reator de amônio e o cristalizador.

assegurar a completa remoção do ácido residual. Continuam-se as lavagens com água quente até que não haja traço de alcalinidade. O fluxograma da Figura 08 apresenta as etapas do processo de fabricação de nitroglicerina e dinamites. O produto é, na realidade, o trinitrato de glicerila, e a reação enquadra-se na classificação de esterificação (nitrato).

(Parte 3 de 4)

Comentários