Возможные пути решения проблемы обеспечения экологической безопасности производства нитроцеллюлозных порохов

  • В. Ю. Мелешко Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики имени Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
  • Г. Я. Павловец Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики имени Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
  • С. В. Чуйко Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики имени Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
  • А. М. Червякова Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Министерства обороны РФ, г. Балашиха, Московская обл., Россия
Ключевые слова: нитроцеллюлоза, синтетическая целлюлоза, полинитротриазолы, пороха, повышение энергетических характеристик, экологическая безопасность.

Аннотация

Представлен анализ проблемы обеспечения экологической безопасности производства нитроцеллюлозных порохов на основе целлюлозного сырья природного происхождения. Для обеспечения экологической безопасности производства порохов, диверсификации сырьевой базы и сокращения количества отходов предложено два способа –

использовать в качестве их полимерной основы синтетическую целлюлозу или полимеры на основе полинитротриазолов различной структуры. Показана принципиальная возможность получения нитратов целлюлозы с содержанием азота не менее 13,4% из синтетической целлюлозы, и исследована структура полученных образцов по сравнению с целлюлозой различного типа. Оба способа замены природной целлюлозы на синтетические материалы могут обеспечить снижение объема токсичных отходов, однако использование полинитротриазолов помимо экологической безопасности производства будет также способствовать существенному увеличению энергетических характеристик порохов.

Литература

Sofronova, E.D., & Lipin, V.A. (2018). Modern technologies in the pulp industry. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotekhnicheskoj Akademii = Proceedings of the St. Petersburg Forestry Academy, 223, 267 - 284 (in Russ.). DOI: 10.21266/2079-4304.2018.223.267-284

Balakshin, P.N. (2004). Environmental problems in pulp-and-paper industry of the Russian Federation. Izvestia vuzov. Lesnoy zhurnal = Bulletin of higher educational institutions. Russian Forestry Journal, 1, 100 - 102 (in Russ.).

Nabiev, D.S., Nabieva, I.A., Tuyusheva, A.I., & Matukhin, E.L. (2016). Improving the ecology of cotton cellulose production. In: Actual problems of socio-economic and environmental safety of the Volga region. Proceedings of the VIII international scientific-practical conference. Kazan: Kaz. fil. MIIT (pp. 133 - 135) (in Russ.).

GOST (State Standard) R 56847-2015. Cellulose production processes. Waste generation standards (in Russ.).

Kulikov, A.V., & Supyrev, A.V. (2014). Modern safe methods for producing high-quality nitrates and cellulose ethers. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Bulletin of Kazan Technological University, 17, 36 - 41 (in Russ.).

Kulikov, A., Hryachkov, V., Yarullin, R., Supyrev, A., Kashapov, N., & Gil’manshin, I. (2016). Research of process of chemical cleaning nitrocellulose precipitation. Rossiiskii khimisheskii zhurnal = Russian Journal of General Chemistry, 60(4), 94 - 100 (in Russ.).

Balysh, A.N. (2017). Scientific feat: a contribution that can hardly be overestimated (wood pulp by I.M. Naiman). Boepripasy = Ammunition, 1, 121 - 126 (in Russ).

Pat. 2158192, Russian Federation, 2000.

Pat. 2172369, Russian Federation, 2001.

Pat. 2462441, Russian Federation, 2012.

Adekunle, I.M. (2010). Production of cellulose nitrate polymer from sawdust. Journal of Chemistry, 7(3), 709 - 716. https://doi.org/10.1155/2010/807980

Valishina, Z.T., Alexandrov, A.A., Matukhin, E.L., Khramova, E.V., & Kostochko, A.V. (2015). Cellulose based on alternative sources of domestic raw materials: hemp fiber cellulose. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta = Bulletin of Technological University, 18(2), 259 - 262 (in Russ).

Grigorieva, N.P., Galimullin, I.N., Nugmanov, O.K., Lebedev, N.A., & Lutfullin, R.R. (2014). Identification of structure of herbal cellulose. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta = Bulletin of Kazan Technological University, 17(14), 362 - 366 (in Russ).

Torgun, I.N., Nikishov, V.P., Buchnev, I.I., & Gubkin, A.M. (2010). Elimination of dependence of the Russian Federation on the supply of cotton raw materials for production of gunpowder. Boepripasy = Ammunition, 5-6, 27 - 46 (in Russ.).

Yakusheva, A.A. (2014). Cellulose nitrates from a new cellulose source - oat husks. Fundamentalnye issledovaniya = Fundamental research, 8(2), 360 - 364 (in Russ.).

Pat. 2360055, Russian Federation, 2009.

Torgun, I.N., Nikishov, V.P., Buchnev, I.I. et al. (2015). Flax in the powder industry. M.: TsNIIKHIM (in Russ.).

Volkova, N.N., Obrezkova, M.V., & Kunichan, V.A. (2007). Production of flax pulp on the cotton pulp production line. Polzunovskyi vestnik = Polzunovsky Bulletin, 3, 25 - 27 (in Russ).

Ponomarev, B.A., Rusin, D.L., Seregin, V.V., Leonova, V.E., & Belikova, T.A. (2011). Obtaining cellulose nitrates from flax pulp taking into account economic and environmental factors. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii = Advances in chemistry and chemical technology, 25(12), 40 - 44 (in Russ.).

Prusov, A.N., Prusova, S.M., & Golubev, A.E. (2009). Physico-chemical aspects of flax pulp production processes. Oboronnaya tekhnika = Defense technology, 4-5, 97 - 103 (in Russ).

Staniforth, A.R. (1979). Cereal straw. Oxford: Clarendon Press.

Pat. 2663434, Russian Federation, 2018.

GOST (State Standard) 25438-82. Cellulose for chemical processing. Methods for determining the intrinsic viscosity (in Russ.).

Valishina, Z.T., Aleksandrov, A.A., Khakimzyanova, R.I., & Kostochko, A.V. (2017). Kinetics of hemp cellulose esterification. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta = Bulletin of Technological University, 20(23), 13 - 16 (in Russ.).

Segal, L., Creely, J.J., Martin, A.E., & Conrad, C.M. (1959). An empirical method for estimating the degree of crystallinity of native cellulose using the X-Ray diffractometer. Textile Research Journal, 29, 786 - 794. https://doi.org/10.1177/004051755902901003

Baramboim, N.K. (1978). Mechanochemistry of macromolecular compounds. M.: Khimiya (in Russ.).

Alikin, V.P., Bushmelev, V.A., Globina, T.B., & Golovko, V.E. (1982). The effect of fiber length on mechanical performance. Khimiya i tekhnologiya bumagi = Chemistry and Technology of Paper, 10, 83 - 87 (in Russ.).

Zarko, V.E. (2010). Searching for ways to create energetic materials based on polynitrogen compounds (review). Combust. Explos. Shock Waves, 46, 121 - 131. https://doi.org/10.1007/s10573-010-0020-x

Lempert, D.B., Nechiporenko, G.N., & Soglasnova, S.I. (2009). Energy potential of compositions based on highly-enthalpy polynitrogen compounds. Combust. Explos. Shock Waves, 45, 160 - 168. https://doi.org/10.1007/s10573-009-0021-9

Badgujar, D.M., Talawar, M.B., Zarko, V.E., & Mahulikar, P.P. (2017). New directions in the area of modern energetic polymers: An overview. Combust. Explos. Shock Waves, 53, 371 - 387. https://doi.org/10.1134/S0010508217040013

Tartakovsky, V.A. (2012). A new strategy for use of nitro compounds in organic synthesis and new principles for construction of stable nitrogen-oxygen systems. Vestnik rossiiskoi akademii nauk = Herald of the Russian Academy of Sciences, 82(10), 907 - 917 (in Russ.).

Chen, Y., & Ba, S. (2019). High Energy Density Material (HEDM) – Progress in Research Azine Energetic Compounds. Johnson Matthey Technol. Rev., 63(1), 51 - 72. https://doi.org/10.1595/205651319X15421043166627

Sinditskii, V.P., Egorshev, V.Yu., Rudakov, G.F., Filatov, S.A., & Burzhava, A.V. (2017). High-nitrogen energetic materials of 1,2,4,5-tetrazine family: Thermal and combustion behaviors. In: De Luca, L., Shimada, T., Sinditskii, V., Calabro, M. (eds) Chemical Rocket Propulsion. Springer Aerospace Technology. Cham: Springer (pp. 89 - 125). https://doi.org/10.1007/978-3-319-27748-6_3

Gorbachev, V.A., Pavlovets, G.Ya., Sizova, A.A., & Meleshko, V.Yu. (2019). Alternative sources of raw materials for powder propellant charges. In: Proceedings of XXII scientific and practical. conf. “Actual problems of protection and security”. Vol. 1. Armament and military equipment. St. Petersburg: NGO special materials (pp. 121 - 127) (in Russ.).

Gruzdeva, I.G., & Kabanova, E.P. (2014). Interaction of organic azides with acetylene compounds as a method for the synthesis of polymers. Vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta tekhnologii i dizaina. Ser. 1. Estestv. Tekhn. Nauki = Bulletin of the St. Petersburg State University of Technology and Design. Ser. 1: Natural and technical sciences, 1, 62 - 63 (in Russ.).

Pat. 2284310, Russian Federation, 2006.

Kostochko, A.V., & Kazban, B.M. (2013). Gunpowder, solid rocket fuels and their properties. M.: Infra-M (in Russ.).

Опубликован
2020-06-29
Как цитировать
Мелешко, В. Ю., Павловец, Г. Я., Чуйко, С. В., & Червякова, А. М. (2020). Возможные пути решения проблемы обеспечения экологической безопасности производства нитроцеллюлозных порохов. Химическая безопасность, 4(1), 157 - 169. https://doi.org/10.25514/CHS.2020.1.17011
Раздел
Технологии ликвидации источников химической опасности