Příprava pentritu

(Autor: 111)

úvodem:
Samotná výroba této účinné trhaviny je podmíněna získáním základních surovin a to jednak vysokoprocentní kyseliny dusičné 92-98%tní a pentaerythritu. Dýmavou HNO3 získáme jednak
reakcí např.alkalických dusičnanů, nebo dusičnanu amonného a koncentrované kyseliny sírové, nebo vakuovou destilací běžné ,65% tní HNO3 a koncentrované kyseliny sírové. Pro přípravu pentaerytrhritu je možno použít následující postup, který byl před časem publikován na Detu a který jsem ověřil s vyhovujícími výsledky. Je pochopitelně možné použít i jiný způsob výroby. Ca(OH)2 je možné vysrážet kyselinou šťavelovou nebo použít k vysrážení kysličník uhličitý. Návody se mírně liší i v poměru jednotlivých komponent.
Příprava pentaerythritolu

chemikálie:

1380 ml 37 % HCHO (mol. poměr k acetaldehydu 5:1)
160 g CH3CHO
145 g CaO (mol. poměr k acetaldehydu 0,7:1)
142 ml 96 % H2SO4

pracovní postup:

1) Nejprve vyhasíme CaO. Do 1litrové kádinky nalijeme 450 ml H2O a za stálého míchání přisypáváme CaO. Poté suspenzi necháme cca 2 hodiny reagovat, můžeme jí přihřát na cca 50°C.

 

2) Po zreagování získáme řídkou kaši Ca(OH)2. Do 5 litrové kádinky nalijeme roztok HCHO, zředíme ho 2000 ml H2O, přidáme vápenné mléko a nakonec CH3CHO zředěný 200 ml H2O. Směs důkladně promícháme a intenzivně chladíme ve velké nádobě se studenou vodou. Teplota nesmí překročit 55°C. Když odezní hlavní reakce, vyndáme baňku z chladící lázně a ohřevem udržujeme její teplotu v rozmezí 50 až 55°C./A/

A B 
C

/A/ Po cca třiceti minutách od počátku reakce dojde ke změně zbarvení směsi z bílé na jasně žlutou a po později tmavě žlutou do oranžově žlutou.

/B/  To by podle literatury mělo značit konec reakce a optimální čas pro vysrážení katalyzátoru, ale třicet minut je málo pro úplné dokončení reakce. Proto směs necháme při dané teplotě ještě reagovat asi 30 až 60 minut. Celkový reakční čas od smíchání komponent je tedy 60 až 90 minut. Poté do směsi přilijeme H2SO4 zředěnou 250 ml H2O. Je nutné po zředění sírovky tuto ochladit, aby příliš při srážení nevzrostla teplota. Přesto se stane, že teplota vystoupne až na 60°C.První podíl kyseliny vyvolá reakci, kdy s obsah nabývá tmavší šedavé barvy, ale po malé chvíli se vše opět vrátí a vzniká bílá řídká kaše.

/C/ Dojde k vysrážení sádry a změně pH ze zásaditého na kyselé. Po ochlazení obsah zfiltrujeme. Získáme cca 3l nažloutlého filtrátu. Odfiltrovaná sádra zadržuje ještě velký podíl kapaliny a proto ji rozmícháme s vodou na řídkou kaši a opět zfiltrujeme. Filtráty spojíme a na vodní lázni nebo vakuové odparce zahustíme na krystalizační stupeň, ochladíme a vyloučené krystalky důkladně odsajeme. Je nutné vybavit aparaturu kapilárou. Surový produkt je nutno přečistit. Rozmícháme ho na hustou kaši s ethanolem a tuto suspenzi zfiltrujeme. Pro přípravu pentritu je takto čištěný produkt vyhovující. Je však možno ho čistit též krystalizací z vody. Pokud by byl produkt nahnědlý, je možné do vodného roztoku přidat karborafin a provést filtraci. Získáme tak naprosto bílý produkt.Výtěžek by se měl pohybovat okolo 300 až 320g. poznámky: Pentaerythritol sušíme při 80 až 100°C.



Vlastní nitrace pentaerythritolu na pentrit:


Suroviny:

500 ml dýmavá kyselina dusičná 92-96% tní
136 g pentaerythritu

ostatní:

stojan s příchytkami
termostat na záporné teploty nebo led
kádinka vysoká 800 ml
lihový teploměr asi do 100°C - je lépe čitelný než rtuťový
míchadlo
větší nízkou kádinku asi na 5 litrů pro chlazení
asi 5 litrovou kádinku na vysrážení reakční směsi
vývěva
filtrační baňka a fritová nuč / nebo Buchnerova nálevka a filtrační papír/
regenční pH papírky , nebo pH metr
denaturovaný líh
aceton


Poznámka:

Použil jsem metodu , známou z výroby hexogenu. Poměr dýmavé kyseliny dusičné a pentaerythritolu jsem zvolil 5 : 1. Jako reakční nádobu byla použita vyšší kádinka na 800 ml a opatřená lihovým teploměrem do 80°C a vrtulovým skleněným míchadlem. Vzhledem k tomu, že vznikající pentrit není v kyselině dusičné rozpustný, je použití tohoto typu míchadla nutností. Ke konci nitrace totiž obsah značně zhoustne vylučujícím se pentritem a magnetické míchadlo směs řádně nepromíchá. Mohlo by dojít k lokálnímu přehřátí .

 

1) Reakční nádoba je vložena do větší, nízké kádinky s vodou a chladícím hadem z termostatu. Je možné pochopitelně použít ledovou tříšť .

2) Nitraci zahájíme při teplotě asi 15-20°C. Dávkujeme tak, aby teplota byla udržována v rozmezí 20-25°C. Reakce je klidná a i vznik nitrozních plynů je malý. Po vnesení celého objemu , nebo v případě, že po posledním přídavku teplota nestoupá, ukončíme dávkování a necháme ještě asi 20 minut reagovat.

3) Potom směs nalijeme do 4 litrů chladné vody a necháme asi 10 minut promíchávat.

4) Potom necháme sedimentovat . Sedimentace probíhá dobře a horní zkalenou vrstvu vody je možné vylít.

5) Přefiltrujeme na fritové nuči a promýváme vodu do neutrální reakce . Jde to dobře, produkt není lepivý . Pentrit necháme vysušit na vzduchu . Pro získání čistého produktu provádíme rozpuštění v acetonu.

6) Pentrit rozpustíme asi ve 4 násobném množství acetonu a potom vakuově zahustíme a filtrujeme, promyjeme denaturákem a vysušíme. Získáme asi 280 g pentritu.



V porovnání s výrobou hexogenu jde o mnohem zajímavější práci , která ovšem vyžaduje lepší vybavení i mnohem více času. Výsledky jsou ale lépe reprodukovatelné .

 

Nakonec je zde mikroskopické foto krystalů pentritu (kliknutím se fotka zvětší):


Pentrit