Несимметри́чный диметилгидрази́н ( НДМГ , 1,1-диметилгидрази́н , кодовое название «гепти́л» ) — химическое вещество, производное гидразина , компонент высококипящего (имеющего температуру кипения выше 0 °C ) ракетного топлива . В качестве окислителя в паре с НДМГ часто применяется тетраоксид диазота (АТ), чистый или в смеси с азотной кислотой , известны случаи применения чистой кислоты и жидкого кислорода . Для улучшения свойств может использоваться в смеси с гидразином , известной как аэрозин . Окисляется на воздухе, а также при попадании в воду и почву, с образованием большого количества различных веществ, в том числе токсичных .

Основные сведения

НДМГ — бесцветная или слегка желтоватая прозрачная жидкость с резким неприятным запахом, характерным для аминов (запах испорченной рыбы, схож с запахом аммиака, очень похож на запах шпрот ) , летучее вещество, температура кипения +63,1 °C .

Температура кристаллизации −57,78 °C, плотность 790 кг / м³ . Хорошо смешивается с водой , этанолом , большинством нефтепродуктов и многими органическими растворителями . Гигроскопичен, поглощает влагу из воздуха, что приводит к снижению удельной тяги двигателей (100 м/с на каждые 0,5 % воды в составе смеси). ^{[ источник не указан 1321 день ]}

Самовоспламеняется при контакте с окислителями на основе азотной кислоты и тетраоксида диазота, что упрощает конструкцию и обеспечивает лёгкий запуск и возможность многократного включения ракетных двигателей .

Взаимодействие НДМГ и его водных растворов с азотной кислотой протекает бурно. Воспламенение происходит до 50%-й концентрации водного раствора. Растворы меньшей концентрации реагируют с образованием соли азотной кислоты. НДМГ термически стабилен до +350 °C. В интервале +350…+1000 °C продуктами разложения являются аммиак , амины , синильная кислота , водород , азот , метан , этан , смолистые и другие вещества. ^{[ источник не указан 1321 день ]}

Используется в качестве топлива ракет с окислителем тетраоксидом диазота (АТ) :

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

К преимуществам пары НДМГ+АТ относятся:

• превосходит пару кислород + керосин и пару кислород + водород по плотности (1170 кг/м³ против 1070 кг/м³ и 285 кг/м³ соответственно), следовательно, требуются меньшие баки и конструкция оказывается компактнее
• самовоспламеняемость при контакте топливных компонентов, что упрощает конструкцию двигателей и повышает их надёжность
• ракета может быть заправлена топливом на долгий срок, что критично для ракет на боевом дежурстве или космических аппаратов в полёте

К недостаткам НДМГ+АТ относятся:

• токсичность ,
• канцерогенность ,
• вероятность взрыва НДМГ в присутствии окислителя,
• меньший удельный импульс , чем у ,
• НДМГ заметно дороже керосина, что существенно для больших ракет .

Прочие свойства:

• бо́льшая взрывоопасность по сравнению с кислородно-керосиновой парой, но меньшая по сравнению с парой водород + кислород.

Применение

НДМГ применялся и применяется в жидкостных ракетных двигателях

• американских ракет-носителей (РН) « Дельта », « Тор-Аджена », « Титан » и космического корабля « Аполлон »;
• советских, российских и украинских РН « Протон », « Космос », « Циклон », « Рокот », « Днепр » и МБР « Р-16 » (SS-7), « Р-36 » (SS-9), « УР-100 » (SS-11), « МР УР-100 » (SS-17), « Р-36М » (SS-18), « УР-100Н » (SS-19) ;
• китайских РН семейства « Чанчжэн »;
• французских РН семейства « Ариан » , « Вега »;
• индийских РН GSLV , PSLV ;
• пилотируемых (« Союз », « ТКС », « Орёл ») и грузовых (« Прогресс ») космических кораблей;
• спутников , орбитальных (« Мир », МКС ) и межпланетных станций (« Фобос-1 », « Фобос-2 », « Фобос-Грунт »).

История создания

В 1949 году Государственным институтом прикладной химии было получено авторское свидетельство на несимметричный диметилгидразин как эффективное пусковое ракетное топливо, обладающее рядом уникальных свойств по сравнению с горючим ТГ-02 , в пять раз меньшим периодом задержки самовоспламенения, меньшей зависимостью от температуры и повышенной энергетической эффективностью (удельный импульс с АК на 10 единиц выше, чем у ТГ-02) .

Пожароопасные свойства

Легковоспламеняющаяся жидкость. Температура вспышки −15 °C; температура самовоспламенения 249 °C; концентрационные пределы распространения пламени 2—95 % об. ^{[ источник не указан 1321 день ]}

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена, порошки .

Токсичность

НДМГ — высокотоксичное и летучее вещество . Например, его канцерогенные свойства используются в исследованиях для получения у крыс колоректальной карциномы . Гептил обладает сильным токсическим и мутагенным действием. Действие на организм человека: раздражение слизистых оболочек глаз, дыхательных путей и лёгких; сильное возбуждение центральной нервной системы; расстройство желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота), в больших концентрациях может наступить потеря сознания. ^{[ источник не указан 1321 день ]}

В среде людей, работающих с НДМГ, распространено выражение "Человек, чувствующий запах НДМГ, уже мертв".

В споре Сергея Королёва с Валентином Глушко о принципах выбора топлива для ракет (что важнее — энергоэффективность или экологичность) Королёв называл гептил «чёртовой отравой» .

Получение в промышленности

НДМГ получают из диметиламина , являющегося крупнотоннажным продуктом органического синтеза, в две стадии через N-нитрозодиметиламин:

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

${\displaystyle {\mathsf {ONN(CH_{3})_{2}+2H_{2}\rightarrow H_{2}NN(CH_{3})_{2}+H_{2}O}}}$

N-нитрозодиметиламин ${\displaystyle {\mathsf {ONN(CH_{3})_{2}}}}$ тоже является высокотоксичным и канцерогенным веществом .

Хранение

Гидразинные горючие отличаются низкой химической стабильностью в контакте с атмосферой, однако практически не вызывают коррозии конструкционных материалов в паровой и жидкой фазах. Для хранения НДМГ используют резервуары из низкоуглеродистых сталей , установленные наземно или заглублённо. Так же, как и тетраоксид диазота , НДМГ хранят под давлением азота в насыщенном состоянии.

На воздухе НДМГ взаимодействует с кислородом, при этом образуются 1,1,4,4-тетраметилтетразен, аммиак, диазометан, полиметилены, смолистые вещества основного характера. Наиболее опасные продукты таких реакций — канцерогены и мутагены (СН ₃ ) ₂ NNО и СН ₂ N ₂ .

Транспортирование

Транспортирование НДМГ осуществляют в основном железнодорожным, водным и автотранспортом. Авиационные перевозки НДМГ запрещены. ^{[ источник не указан 1321 день ]}

Гидразинные горючие транспортируют в железнодорожных и автомобильных цистернах вместимостью 40—60 м³, изготовленных из малоуглеродистых сталей. Для исключения контакта горючего с атмосферой в железнодорожных и автомобильных цистернах поддерживается избыточное давление азота 100—150 кПа . ^{[ источник не указан 1321 день ]}

Переработка и нейтрализация

Нейтрализация проливов возможна посредством абсорбции шунгитом .

НДМГ можно нейтрализовать путём каталитического гидрирования с образованием (CН ₃ ) ₂ NН и NН ₃ . Загрязнённые им воды можно очищать каталитическим окислением перекисью водорода .

Накопленные в военных целях запасы 1,1-диметилгидразина можно использовать в качестве сырья для получения полиуретанов, ПАВ, ингибиторов коррозии, биологически активных веществ, химфармпрепаратов, удобрений с микроэлементами .

См. также

• Метилгидразин — ракетное топливо со схожими свойствами
• Гидразин — ракетное топливо
• Аэрозин — ракетное топливо, смесь гептила с гидразином
• (англ.) ( — симметричный диметилгидразин
• (англ.) ( — экспериментальное нетоксичное ракетное топливо

Комментарии

Примечания

Литература

• Панасюк, А. Г. / А. Г. Панасюк, А. Б. Шестозуб, А. П. Ранский … [ и др. ] // Вестник Нац. техн. ун-та « ХПИ » : сб. науч. труд.. — Харьков : НТУ «ХПИ», 2010. — Вып. 13. — С. 59–81. — УДК .

Ссылки

• Поляк, Виктор. // Культурная эволюция. — 2008. — 27 января.
• // Enciclopedia Astronautica. — 2002. — 26 июня.
• Are pesticides posing intolerable risks? : [ 18 апреля 2005 ] // The Pesticide Management Education Program at Cornell University. — 2003. — 10 марта.
• Греков А. П., Веселов В. Я.
• Максименко О. О.
• Мотылев С.