1,1-dimethylhydrazin

Asymmetrisk dimethylhydrazin ( UDMH , 1,1-dimethylhydrazin , kodenavn "heptyl" [a] ) er et kemisk stof, et derivat af hydrazin , en komponent af højkogende (med et kogepunkt over 0 ° C ) raketbrændstof . Dianitrogentetroxid (AT), rent eller blandet med salpetersyre , bruges ofte som et oxidationsmiddel sammen med UDMH ; der er kendte tilfælde af brug af ren syre og flydende oxygen . For at forbedre egenskaberne kan det bruges i en blanding med hydrazin , kendt som aerozin [3] .

Grundlæggende information

UDMH er en farveløs eller let gullig gennemsigtig væske med en skarp, ubehagelig lugt, der er karakteristisk for aminer (lugten af fordærvede fisk ligner lugten af ammoniak, meget lig lugten af brisling ) [4] , flygtigt stof, kogepunkt +63,1 °C [5] .

Krystallisationstemperatur −57,78 °C, massefylde 790 kg / m³ [6] . Det blandes godt med vand , ethanol , de fleste olieprodukter og mange organiske opløsningsmidler . Det er hygroskopisk, absorberer fugt fra luften, hvilket fører til et fald i motorernes specifikke drivkraft (100 m/s for hver 0,5 % vand i blandingen).

Selvantænder ved kontakt med oxidationsmidler baseret på salpetersyre og dinitrogentetroxid, hvilket forenkler designet og giver nem opsendelse og mulighed for gentagne gange at tænde raketmotorer . [3]

Interaktionen mellem UDMH og dets vandige opløsninger med salpetersyre forløber hurtigt. Antændelse sker op til 50% koncentration af en vandig opløsning. Opløsninger med lavere koncentration reagerer med dannelsen af et salt af salpetersyre. UDMH er termisk stabil op til +350 °C. I området +350 ... +1000 ° C er nedbrydningsprodukter ammoniak , aminer , blåsyre , brint , nitrogen , metan , ethan , harpiks og andre stoffer.

Det bruges som brændstof til raketter med oxidationsmiddel dinitrogentetroxid (AT) [7] :

{\mathsf {H_{2}NN(CH_{3})_{2}+2N_{2}O_{4}\højrepil 2CO_{2}+3N_{2}+4H_{2}O))

Fordelene ved et par UDMH + AT inkluderer:

udkonkurrerer oxygen + petroleum og oxygen + brint i densitet (1170 kg/m³ versus henholdsvis 1070 kg/m³ og 285 kg/m³), derfor kræves mindre tanke, og designet er mere kompakt
selvantændelse ved kontakt med brændstofkomponenter, hvilket forenkler design af motorer og øger deres pålidelighed
raketten kan brændes i lang tid, hvilket er kritisk for missiler i alarmberedskab eller rumfartøjer under flyvning

Ulemperne ved UDMH+AT inkluderer:

toksicitet ,
kræftfremkaldende egenskaber ,
sandsynligheden for en eksplosion af UDMH i nærværelse af et oxidationsmiddel,
lavere specifik impuls end et ilt-petroleum-par ,
UDMH er mærkbart dyrere end petroleum, som er afgørende for store raketter [3] .

Andre egenskaber:

større eksplosivitet sammenlignet med et ilt-petroleum-par, men mindre end et brint + ilt-par.

Ansøgning

UDMH har været og bliver brugt i flydende raketmotorer

Amerikanske løfteraketter (LV) " Delta ", " Tor-Agena ", " Titan " og rumfartøjer " Apollo ";
Sovjetiske, russiske og ukrainske løfteraketter " Proton ", " Cosmos ", " Cyclone ", " Roar ", " Dnepr " og ICBM " R-16 " (SS-7), " R-36 " (SS-9), " UR-100 " (SS-11), " MR UR-100 " (SS-17), " R-36M " (SS-18), " UR-100N " (SS-19) [8] ;
kinesiske løfteraketter fra Changzheng- familien ;
Franske løfteraketter af Ariane [ b] , Vega- familien ;
Indiske løfteraketter GSLV , PSLV ;
bemandede (" Sojus ", " TKS ", " Ørnen ") og fragt (" Progress ") rumfartøjer;
satellitter , orbital (" Mir ", ISS ) og interplanetære stationer (" Phobos-1 ", " Phobos-2 ", " Phobos-Grunt ").

Oprettelseshistorie

I 1949 modtog Statens Institut for Anvendt Kemi et forfattercertifikat for asymmetrisk dimethylhydrazin som et effektivt raketbrændstof, der har en række unikke egenskaber sammenlignet med TG-02- brændstof , en fem gange kortere antændingsforsinkelse, mindre afhængighed af temperatur og øget energieffektivitet (specifik impuls med AK er 10 enheder højere end for TG-02) [9] .

Brandegenskaber

Brandbarvæske. Flammepunkt -15 °C; selvantændelsestemperatur 249 °C; koncentrationsgrænser for flammeudbredelse 2-95% vol.

Slukningsmidler: vandspray, luftmekanisk skum, pulvere [10] .

Toksicitet

UDMH er et meget giftigt og flygtigt stof [7] . For eksempel er dets kræftfremkaldende egenskaber blevet brugt i undersøgelser til at producere kolorektalt karcinom hos rotter [11] . Heptyl har en stærk giftig og mutagen virkning. Virkning på den menneskelige krop: irritation af slimhinderne i øjnene, luftvejene og lungerne; stærk excitation af centralnervesystemet; forstyrrelse i mave-tarmkanalen (kvalme, opkastning), i høje koncentrationer kan bevidsthedstab forekomme.

I en strid mellem Sergei Korolev og Valentin Glushko om principperne for at vælge brændstof til raketter (hvilket er vigtigere - energieffektivitet eller miljøvenlighed), kaldte Korolev heptyl "forbandet gift" [12] [13] .

Kvittering i industrien

UDMH opnås fra dimethylamin , som er et storskalaprodukt af organisk syntese, i to trin gennem N-nitrosodimethylamin:

{\mathsf {HN(CH_{3})_{2}+HNO_{2}\højrepil ONN(CH_{3})_{2}+H_{2}O))

{\mathsf {ONN(CH_{3})_{2}+2H_{2}\højrepil H_{2}NN(CH_{3})_{2}+H_{2}O))

N-nitrosodimethylamin er også meget giftig og kræftfremkaldende [7] . ${\mathsf {ONN(CH_{3})_{2))}$

Opbevaring

Hydrazin-brændbare stoffer er kendetegnet ved lav kemisk stabilitet i kontakt med atmosfæren, men de forårsager praktisk talt ikke korrosion af strukturelle materialer i damp- og væskefaserne. UDMH opbevares i lavkulstofståltanke installeret over jorden eller under jorden. Ligesom dinitrogentetroxid opbevares UDMH under nitrogentryk i en mættet tilstand.

I luften reagerer UDMH med oxygen og danner 1,1,4,4-tetramethyltetrazen, ammoniak, diazomethan, polymethylener og basiske harpiksholdige stoffer. De farligste produkter af sådanne reaktioner er kræftfremkaldende stoffer og mutagener (CH 3 ) 2 NHO og CH 2 N 2 [7] .

Transport

Transport af UDMH udføres hovedsageligt med jernbane, vand og køretøjer. Lufttransport af UDMH er forbudt.

Hydrazinbrændstoffer transporteres i jernbane- og vejtanke med en kapacitet på 40-60 m³, fremstillet af stål med lavt kulstofindhold. For at udelukke brændstoffets kontakt med atmosfæren opretholdes et overskydende nitrogentryk på 100-150 kPa i jernbane- og biltanke .

Genbrug og neutralisering

Stræde kan neutraliseres ved absorption med shungit [14] .

UDMH kan neutraliseres ved katalytisk hydrogenering til dannelse af ( CH3 ) 2NH og NH3 . Forurenet vand kan renses ved katalytisk oxidation med hydrogenperoxid [7] .

Lagrene af 1,1-dimethylhydrazin akkumuleret til militære formål kan bruges som råmaterialer til fremstilling af polyurethaner, overfladeaktive stoffer, korrosionsinhibitorer, biologisk aktive stoffer, kemiske lægemidler og gødning med sporstoffer [7] .

Se også

Methylhydrazin - raketbrændstof med lignende egenskaber
Hydrazin - raketbrændstof
Aerozin - raketbrændstof, en blanding af heptyl og hydrazin
1,2-dimethylhydrazin - symmetrisk dimethylhydrazin
2-dimethylaminoethylazid - eksperimentelt ikke-giftigt raketbrændstof

Kommentarer

↑ Kodebetegnelsen "heptyl" blev tildelt 1,1-dimethylhydrazin i USSR, se Panasyuk et al., 2010 . I kemisk nomenklatur er heptyl alkylgruppen i heptan, .C7H15−
↑ Til og med Ariane-4 .

Noter

↑ 1,1-dimethylhydrazin MSDS . // Sigma-Aldrich.
↑ 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0227.html
↑ 1 2 3 Cosmonautics: Encyclopedia. - M. , 1985.
↑ Ushakova, V. G. . Særlige kendetegn ved UDMH kemiske transformationer og dens adfærd i miljøobjekter / VG Ushakova, ON Shpigun, OI Starygin // Polzunovskiy vestnik: zhurn. — Altai State Technical University. I. I. Polzunova, 2004. - Nr. 4.
↑ Panasyuk et al., 2010 , s. 60: "UDMH er meget giftig (maksimal koncentrationsgrænse ≤ 0,01 mg/m3) og ret flygtig (Tbp = 63,1°C)".
↑ 1,1- Dimethylhydrazin . NIOSH Pocket Guide til kemiske farer . CDC (30. oktober 2019). Dato for adgang: 22. april 2021.
↑ 1 2 3 4 5 6 Panasyuk et al., 2010 .
↑ Panasyuk et al., 2010 , s. 59.
↑ Gubanov, B.I. Energias triumf og tragedie: Refleksioner af chefdesigneren. - Nizhny Novgorod: NIER, 2000. - Vol. 1: Flyvende ild. - S. 167. - 419 s. - ISBN 5-93320-003-4 .
↑ Korolchenko, A. Ya. Brand- og eksplosionsfare for stoffer og materialer og midler til at slukke dem: om 2 timer: Håndbog / A. Ya. Korolchenko, D. A. Korolchenko. - 2. udg., revideret. og yderligere — M .: Ase; M. : Pozhnauka, 2004. - S. 436.
↑ Carr, I. Neoplastisk invasion i eksperimentelt carcinom i tyktarmen: unormal differentiering og frigivelse af slim: [ eng. ] : [ bue. 26. september 2017 ] / I. Carr, K. eksperimentel Orr // Klinisk & metastase: journal. - 1990. - Bd. 8. - S. 299-304. — ISSN 0262-0898 . - doi : 10.1007/BF01810676 . — PMID 2350917 .
↑ Marov M. Ya., Jæger W. T. Sovjetiske robotter i solsystemet. Teknologier og opdagelser. - M. : FIZMATLIT, 2013. - S. 62. - 612 s. — ISBN 978-5-9221-1427-1 .
↑ "Sovjetiske robotter i solsystemet", s.62 på Google Books
↑ Golub, S. L. Kromatomassespektrometri af omdannelsesprodukter af asymmetrisk dimethylhydrazin på overfladen af shungitmateriale : Resumé af afhandlingen for graden af kandidat for kemiske videnskaber: Som manuskript: [ arch. 14. juli 2014 ]. - M. , 2007. - 24 s.

Litteratur

Panasyuk, A. G. , Shestozub , A. B., Ransky, A. P. Udnyttelse af hydrazinholdige væsker ved neutralisering , Vestnik Nats. tech. un-ta " KhPI ": Lør. videnskabelig arbejdskraft .. - Kharkov : NTU "KhPI", 2010. - Udgave. 13. - S. 59–81. - UDC 623.52.002.8 .