Ряд авторов указывает на возможность использования порошкообразного алюминия во взрывчатых веществах на основе перхлоратов. Однако выяснилось, что в некоторых случаях смесь, содержащая металлический алюминий, может оказаться слишком чувствительной к удару или трению. Несмотря на это, в патенте Штринга и Киршенбаума отмечается целесообразность применения порошкообразного алюминия в виде водной дисперсии или пасты для смешения с нитратом и перхлоратом аммония. Содержание аммонийной соли в смеси может достигать 20 – 43%, остальное – алюминиевая паста с соотношением А1: Н2О=1: 1,4 – 1,5. Согласно Киршенбауму, такие смеси совершенно безопасны в обращении и при хранении; в то же время они легко детонируют при применении капсюль-детонатора или детонирующего шнура, причем оказалось, что скорость детонации сырой смеси почти в 3 раза больше, чем скорость детонации соответствующего сухого вещества.
Несколько необычное применение ВВ на основе перхлоратов запатентовано Фрезером для производства поверхностных взрывов на большой площади. Первоначально его предполагалось использовать при разминировании полей. На площади, подлежащей разминированию, разбрызгивалась смесь концентрированной хлорной кислоты и органической слабо летучей жидкости, например моноэтилового эфира этиленгликоля. Детонация расплавленной пленки вызывается соответствующим способом (при помощи гранаты) с целью взрыва мин на всей площади. Хотя в Европе за последние 50 лет использование перхлоратов для специальных взрывных работ получило всеобщее признание, в США перхлораты нашли лишь очень ограниченное применение. Так, в американской технологической энциклопедии в главе, посвященной общим вопросам взрывчатых веществ, почти совсем не уделяется внимания перхлоратам. Подобное отношение к этим вопросам среди американских специалистов, работающих в промышленности взрывчатых веществ, возможно вызвано тем, что ВВ на основе перхлоратов не были разрешены в США для употребления в рудниках, и лишь немногие предприятия начали осваивать производство перхлоратов, в то время как в Европе, в частности в Швеции, для крупных заводов уже в течение многих лет эти ВВ являются основным видом продукции. Другим фактором, повлиявшим на отсутствие в США интереса к перхлоратам, вероятно, послужили безуспешные попытки части авторов-взрывников выяснить разницу между отдельными свойствами хлоратов и перхлоратов.
2. Взрывчатые вещества на основе органических перхлоратов
Перхлораты органических соединений, в которых горючее и окислитель входят в состав одной и той же молекулы, в общем, гораздо более эффективны по взрывному действию, чем механические смеси, в которых органическое вещество и носитель кислорода находятся в виде отдельных твердых фаз. Ряд таких соединений был использован в прошлом для выяснения возможности применения их в качестве ВВ. Так, Мануэлли и Бернардини запатентовали использование в виде взрывчатых веществ перхлоратов бигуанида и гуанидина, а Ринтоул и Бекетт предложили применять в качестве дробящего взрывчатого вещества перхлорат дициандиамида самостоятельно или как компонент смеси. Это соединение, как установлено, обладает такой же взрывной силой, что и тринитротолуол, но не чувствительно к удару. В случае медленного нагревания оно начинает плавиться со слабым разложением при температуре около 200°С, полностью расплавляется при 300°С и взрывается при 378°С; оно относительно растворимо в воде, но менее гигроскопично, чем нитрат калия.
Лунгсгард рекомендовал употреблять в виде взрывчатых веществ перхлораты анилина, фенилендиаминов, бензидина, толуидинов, нафтиламинов, аминобензолов, антипирина, малахитового зеленого, фуксина, метилового фиолетового, пиридина, хинолина и цинхонина. Лунгсгард и Хербст запатентовали применение перхлоратов метиламинов – стабильных соединений, почти не боящихся воздействия влаги, за исключением [(CH8)2NH2]C1O4.
Комплексные соединения аммиака и гидразинов с хлоратами и перхлоратами ряда двухвалентных тяжелых металлов были исследованы Фридериком и Фарвурстом как возможные компоненты инициирующих ВВ, используемых в детонаторах. Установлено, что эти соединения обладают взрывчатыми свойствами, промежуточными между свойствами средств инициирования, например гремучей ртути, и вторичных ВВ, например тетрила (тринитрофенилметилнитроамин). Аналогичные соединения хлоратов расплываются на воздухе и быстро гидролизируются; они более чувствительны к удару, чем соответствующие соединения перхлоратов.
Комплексные координационные соединения гидразинов и хлоратов металлов оказались очень чувствительными к удару и не стабильными, особенно соль меди. Вследствие этого они, по-видимому, слишком опасны для обычного употребления, однако аналогичные производные перхлоратов гораздо менее чувствительны, и в первую очередь кадмиевая соль. Ряд солей тяжелых металлов указанных соединений изучены в сравнении с другими хорошо известными основными и вторичными взрывчатыми веществами. Применявшиеся методы исследования и полученные результаты подробно освещены в упомянутых выше работах.
Метилгидразин-перхлорат с небольшим количеством (1 – 2,5%) горючего материала, например крахмала, предложен как высоко эффективное взрывчатое вещество, обладающее хорошей стабильностью и низкой чувствительностью к удару; к нему можно добавлять до 10% порошка алюминия. Фогль запатентовал взрывчатое вещество, получаемое присоединением к этилендиамин-перхлорату пикриновой кислоты или других полиароматических соединений, содержащих ОН-группы. Такие ВВ, как можно ожидать, обладают высокой скоростью детонации и пригодны в качестве зарядов снарядов, промежуточных детонаторов или взрывателей.
Различные типы порошкообразных запалов (взрывателей)» горючие составы и подобные им смеси, используемые в зажигательных трубках, сигнальных ракетах и в пиротехнике, в общем, должны довольно медленно гореть. Многие из них содержат перхлораты или смеси перхлоратов и нитратов в качестве источника кислорода, необходимого для поддержания процесса горения. Например, горючий состав для железнодорожных сигнальных ракет может быть приготовлен из перхлората калия, серы, нитрата и углеродистого соединения, взятых в соотношениях, необходимых для достижения заданной скорости горения. Добавляя такие вещества, как соли бария или стронция, можно добиться окрашивания пламени, а присутствие небольших количеств хлората калия наряду с перхлоратом облегчает воспламенение; однако в смеси, к которой добавлен хлорат, недопустимо присутствие солей аммония.
Другие порошкообразные взрыватели, при действии которых почти или совсем не образуется газообразных продуктов горения, могут содержать тонко измельченный металл, например никель, алюминий или различные сплавы, вместе с окислителем, обычно нитратом или перхлоратом, или со смесью их обоих.
Применение недетонирующих перхлоратов органических веществ, образующих совместно с солью-окислителем, например перхлоратом калия, горючий состав, запатентовано для употребления в качестве воспламенителя заряда детонатора в капсюлях-детонаторах. Перхлораты органических веществ, в частности перхлораты оксония, анилина и пиридина, не должны содержать способствующих взрыву диазо-, нитро- и азидо-групп.
Составы для бездымных осветительных ракет наряду с перхлоратом аммония в качестве окислителя могут включать некоторые соединения щелочно- или редкоземельных элементов, которые нагреваются до белого каления с помощью горючего, состоящего из шеллака или другого материала. Очень эффективные дымообразующие смеси можно приготовить из сульфаминовой кислоты и окислителя – перхлората калия или аммония. Смесь оптимального состава, состоящая приблизительно из 58% сульфаминовой кислоты и 42% перхлората аммония, дает быструю самораспространяющуюся реакцию, в результате которой происходит обильное дымообразование. В этом случае дым выделяется из продуктов сгорания, т. е. серного ангидрида и хлористого водорода, абсорбирующих влагу воздуха с образованием плотной туманообразной завесы.
Рассмотрим сначала некоторые общие сведения о ракетном топливе. Ракетные топлива вообще представляют собой взрывчатые вещества, процесс разложения которых протекает в режиме невзрывного горения. Однако эти вещества в определенных условиях могут взрываться, особенно при несоблюдении правил хранения.
На основе перхлоратов производят главным образом твердые ракетные топлива, используемые для снаряжения ракет и управляемых снарядов, буровых установок в нефтяной промышленности и для других целей. Однако возможно применение перхлоратов не только как компонентов твердого топлива. Так, Ханнум запатентовал употребление в камерах сгорания газовых турбин жидкого ракетного топлива, состоящего из суспензии тонко измельченного перхлората аммония в нитрометане (53,5% NH4C1О4 и 46,5% CH3NO2). Зальцман поставил вопрос о нагнетании газообразных продуктов сгорания твердого перхлоратного топлива в ракеты с жидкостным двигателем. Он привел данные, характеризующие теоретическую температуру пламени и состав этих продуктов.