1,1-dimetil-hidrazin

Az aszimmetrikus dimetil -hidrazin ( UDMH , 1,1-dimetil-hidrazin , kódnév "heptil" [a] ) egy kémiai anyag, a hidrazin származéka , magas forráspontú (0 °C feletti forráspontú ) rakétaüzemanyag komponense . A tiszta vagy salétromsavval kevert dianitrogén-tetroxidot (AT) gyakran használják oxidálószerként az UDMH-val együtt ; ismertek tiszta sav és folyékony oxigén felhasználásának esetei . A tulajdonságok javítása érdekében hidrazinnal , aerozinként ismert keverékben használható [3] .

Alapvető információk

Az UDMH színtelen vagy enyhén sárgás átlátszó folyadék, amely az aminokra jellemző éles kellemetlen szaggal rendelkezik (a romlott hal illata hasonló az ammónia szagához, nagyon hasonlít a spratt szagához ) [4] , illékony anyag, forráspontja +63,1 ° C [5] .

Kristályosodási hőmérséklet –57,78 °C, sűrűség 790 kg / m³ [6] . Jól keveredik vízzel , etanollal , a legtöbb kőolajtermékkel és sok szerves oldószerrel . Higroszkópos, felszívja a nedvességet a levegőből, ami a motorok fajlagos tolóerejének csökkenéséhez vezet (100 m/s minden 0,5 %-os vízhez a keverékben).

Salétromsav- és dinitrogén-tetroxid alapú oxidálószerekkel való érintkezéskor öngyullad , ami leegyszerűsíti a tervezést, könnyű indítást és rakétahajtóművek ismételt bekapcsolását teszi lehetővé . [3]

Az UDMH és vizes oldatainak kölcsönhatása salétromsavval gyorsan lezajlik. A vizes oldat 50%-os koncentrációjáig meggyullad. Az alacsonyabb koncentrációjú oldatok salétromsav só képződésével reagálnak. Az UDMH +350 °C-ig hőstabil. A +350...+1000°C tartományban a bomlástermékek ammónia , aminok , hidrogén-cianid , hidrogén , nitrogén , metán , etán , gyantás és egyéb anyagok.

Dinitrogén-tetroxidot (AT) tartalmazó rakéták üzemanyagaként használják [7] :

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

Az UDMH + AT pár előnyei a következők:

Sűrűségben felülmúlja az oxigén + kerozin és oxigén + hidrogén értéket (1170 kg/m³ versus 1070 kg/m³ és 285 kg/m³), ezért kisebb tartályokra van szükség, és a kialakítás kompaktabb
öngyulladás az üzemanyag-alkatrészek érintkezésekor, ami leegyszerűsíti a motorok tervezését és növeli azok megbízhatóságát
a rakéta hosszú ideig üzemanyaggal tölthető, ami kritikus fontosságú a készenlétben lévő rakéták vagy az űrhajók repülésében

Az UDMH+AT hátrányai a következők:

toxicitás ,
rákkeltő hatás ,
az UDMH felrobbanásának valószínűsége oxidálószer jelenlétében,
alacsonyabb fajlagos impulzus , mint az oxigén-kerozin pároké ,
Az UDMH észrevehetően drágább, mint a kerozin, ami elengedhetetlen a nagy rakétákhoz [3] .

Egyéb tulajdonságok:

nagyobb robbanékonyság az oxigén-kerozin párhoz képest, de kisebb, mint a hidrogén + oxigén pár.

Alkalmazás

Az UDMH-t folyékony rakétahajtóművekben használták és használják

amerikai hordozórakéta (LV) „ Delta ”, „ Tor-Agena ”, „ Titan ” és „ Apollo ” űrhajó;
szovjet, orosz és ukrán hordozórakéta „ Proton ”, „ Cosmos ”, „ Cyclone ”, „ Roar ”, „ Dnepr ” és 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] ;
a Changzheng család kínai hordozórakétái ;
az Ariane [ b] , Vega család francia hordozórakétái ;
indiai hordozórakéták GSLV , PSLV ;
emberes (" Szojuz ", " TKS ", " Eagle ") és teherszállító (" Haladás ") űrhajók;
műholdak , orbitális (" Mir ", ISS ) és bolygóközi állomások (" Phobos-1 ", " Phobos-2 ", " Phobos-Grunt ").

Létrehozási előzmények

1949-ben az Állami Alkalmazott Kémiai Intézet szerzői bizonyítványt kapott az aszimmetrikus dimetil-hidrazinra, mint hatékony kilövő rakéta-üzemanyagra, amely számos egyedi tulajdonsággal rendelkezik a TG-02 üzemanyaghoz képest , ötször rövidebb gyulladási késleltetési idővel, kisebb hőmérsékletfüggőséggel és megnövekedett energiahatékonyság (AK fajlagos impulzusa 10 egységgel nagyobb, mint a TG-02-é) [9] .

Tűz tulajdonságai

Tűzveszélyes folyadék. Lobbanáspont -15 °C; öngyulladási hőmérséklet 249 °C; a lángterjedés koncentrációs határai 2-95 térfogatszázalék.

Oltóanyag: vízpermet, levegő-mechanikus hab, porok [10] .

Toxicitás

Az UDMH erősen mérgező és illékony anyag [7] . Karcinogén tulajdonságait például olyan vizsgálatokban használták, amelyek kolorektális karcinómát okoztak patkányokon [11] . A heptil erős mérgező és mutagén hatással rendelkezik. Az emberi szervezetre gyakorolt hatás: a szem nyálkahártyájának, a légutak és a tüdő irritációja; a központi idegrendszer erős gerjesztése; gyomor-bélrendszeri zavar (hányinger, hányás), nagy koncentrációban eszméletvesztés léphet fel.

Szergej Koroljev és Valentin Glushko közötti vitában a rakéták üzemanyag-választásának elveiről (ami fontosabb - az energiahatékonyság vagy a környezetbarátság), Koroljev a heptilt "átkozott méregnek" nevezte [12] [13] .

Átvétel az iparban

Az UDMH-t dimetil -aminból nyerik , amely a szerves szintézis nagyszabású terméke, két lépésben az N-nitrozodimetilaminon keresztül:

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

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

Az N-nitrozodimetil-amin emellett erősen mérgező és rákkeltő [7] . ${\mathsf {ONN(CH_{3})_{2))}$

Tárhely

A hidrazin éghető anyagokat a légkörrel érintkezve alacsony kémiai stabilitás jellemzi, azonban gyakorlatilag nem okoznak korróziót a szerkezeti anyagok gőz- és folyadékfázisában. Az UDMH-t alacsony szén-dioxid-kibocsátású acéltartályokban tárolják , föld felett vagy föld alatt. A dinitrogén-tetroxidhoz hasonlóan az UDMH-t is nitrogénnyomás alatt , telített állapotban tárolják.

A levegőben az UDMH oxigénnel reagálva 1,1,4,4-tetrametil-tetrazolt, ammóniát, diazometánt, polimetiléneket és bázikus gyantaszerű anyagokat képez. Az ilyen reakciók legveszélyesebb termékei a rákkeltő anyagok és mutagének (CH 3 ) 2 NHO és CH 2 N 2 [7] .

Közlekedés

Az UDMH szállítása elsősorban vasúton, vízen és járműveken történik. Az UDMH légi szállítása tilos.

A hidrazin üzemanyagokat alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélból készült, 40-60 m³ űrtartalmú vasúti és közúti tartályokban szállítják. Az üzemanyagnak a légkörrel való érintkezésének kizárására 100-150 kPa nitrogéntöbbletet tartanak fenn a vasúti és autótartályokban .

Újrahasznosítás és semlegesítés

A szorosok shungittal történő abszorpcióval semlegesíthetők [14] .

Az UDMH katalitikus hidrogénezéssel semlegesíthető (CH 3 ) 2 NH és NH 3 képződik . A szennyezett vizek hidrogén-peroxiddal végzett katalitikus oxidációval tisztíthatók [7] .

A katonai célokra felhalmozott 1,1-dimetil-hidrazin készletek alapanyagként használhatók fel poliuretánok, felületaktív anyagok, korróziógátlók, biológiailag aktív anyagok, vegyszerek, nyomelemes műtrágyák előállításához [7] .

Lásd még

Metilhidrazin - hasonló tulajdonságokkal rendelkező rakéta-üzemanyag
Hidrazin - rakéta-üzemanyag
Aerozin - rakéta-üzemanyag, heptil és hidrazin keveréke
1,2-dimetil-hidrazin - szimmetrikus dimetil-hidrazin
2-dimetilaminoetilazid - kísérleti, nem mérgező rakéta-üzemanyag

Megjegyzések

↑ A "heptil" kódmegjelölést az 1,1-dimetil-hidrazinhoz rendelték a Szovjetunióban, lásd Panasyuk et al., 2010 . A kémiai nómenklatúrában a heptil a heptán alkilcsoportja, .C7H15−
↑ Az Ariane-4- ig bezárólag .

Jegyzetek

↑ 1,1-Dimetil-hidrazin MSDS . // Sigma-Aldrich.
↑ 1 2 3 4 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0227.html
↑ 1 2 3 Űrhajózás: Enciklopédia. - M. , 1985.
↑ Ushakova, V. G. . Az UDMH kémiai átalakulásának sajátosságai és viselkedése környezeti objektumokban / VG Ushakova, ON Shpigun, OI Starygin // Polzunovskiy vestnik: zhurn. — Altáj Állami Műszaki Egyetem. I. I. Polzunova, 2004. - 4. sz.
↑ Panasyuk et al., 2010 , p. 60: "Az UDMH erősen mérgező (maximális koncentrációs határ ≤ 0,01 mg/m3) és meglehetősen illékony (Tbp = 63,1°C)".
↑ 1,1- dimetil -hidrazin . NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards . CDC (2019. október 30.). Hozzáférés időpontja: 2021. április 22.
↑ 1 2 3 4 5 6 Panasyuk et al., 2010 .
↑ Panasyuk et al., 2010 , p. 59.
↑ Gubanov, B. I. Az Energia diadala és tragédiája: A főtervező elmélkedései. - Nyizsnyij Novgorod: NIER, 2000. - 1. köt.: Repülő tűz. - S. 167. - 419 p. - ISBN 5-93320-003-4 .
↑ Korolchenko, A. Ya. Anyagok és anyagok tűz- és robbanásveszélye, valamint oltási eszközök: 2 órán belül: Kézikönyv / A. Ya. Korolchenko, D. A. Korolchenko. - 2. kiadás, átdolgozva. és további — M .: Ase; M .: Pozsnauka, 2004. - S. 436.
↑ Carr, I. Neoplasztikus invázió kísérletes vastagbélrákban: abnormális differenciálódás és nyálkafelszabadulás: [ eng. ] : [ arch. 2017. szeptember 26. ] / I. Carr, K. experimental Orr // Clinical & metastasis: Journal. - 1990. - 1. évf. 8. - P. 299-304. — ISSN 0262-0898 . - doi : 10.1007/BF01810676 . — PMID 2350917 .
↑ Marov M. Ya., Huntress W. T. Szovjet robotok a naprendszerben. Technológiák és felfedezések. - M. : FIZMATLIT, 2013. - S. 62. - 612 p. — ISBN 978-5-9221-1427-1 .
↑ „Szovjet robotok a Naprendszerben”, 62. o . a Google Könyveken
↑ Golub, S. L. Aszimmetrikus dimetil-hidrazin átalakulási termékeinek kromato-tömeg-spektrometriája shungit anyag felületén : A kémiai tudományok kandidátusa fokozatára vonatkozó értekezés kivonata: Kéziratként: [ arch. 2014. július 14. ]. - M. , 2007. - 24 p.

Irodalom

Panasyuk, A. G. , Shestozub , A. B., Ransky, A. P. Hidrazintartalmú folyadékok semlegesítéssel történő felhasználása, Vestnik Nats. tech. un-ta " KhPI ": Szo. tudományos munkaerő .. - Kharkov : NTU "KhPI", 2010. - Kiadás. 13. - P. 59–81. - UDC 623.52.002.8 .

Linkek

Polek, Viktor. Fekete történet // Kulturális evolúció. - 2008. - január 27.
N 2 O 4 /UDMH // Enciclopedia Astronautica. - 2002. - június 26.
A peszticidek elviselhetetlen kockázatot jelentenek? : [ arch. 2005. április 18. ] // A növényvédőszer-kezelési oktatási program a Cornell Egyetemen. - 2003. - március 10.
Grekov A. P., Veselov V. Ya. Űrhidrazin
Maksimenko O. O. A shungit győzelme a heptil felett
Motylev S. Vízi jácint heptil-mocsárban