Pentrit

Chemicky je pentrit štvormocný nitroester alkoholu pentaerythritolu o sumárnom zložení C(CH₂ONO₂)₄. Je to biela kryštalická látka s kryštalickou hustotou 1,77g/cm3 a teplotou topenia 141,4 °C. Pri tejto teplote sa začína samovoľne rozkladať, takže sa nedá odlievať. Spracováva sa flegmatizovaný lisovaním.

Vo vode je pentrit prakticky nerozpustný (0,01g v 100g vody pri 50 °C) a zle sa rozpúšťa v bežných nepolárnych rozpúšťadlách ako benzín alebo tetrachlórmetán. Z obvyklých organických rozpúšťadiel je najlepšie rozpustný v acetóne (15 g v 100g acetónu pri 20 °C, 55g v 100g acetónu pri 60 °C) dobre sa rozpúšťa aj v dimetylformamide (40g v 100g roztoku pri 40 °C, 70g v 100g roztoku pri 100 °C). Chemicky je značne stály, nehydrolyzuje ani dlhodobejším pôsobením vody alebo slabých alkalických vodných roztokov.

Ako výbušnina patrí pentrit k najcitlivejším výbušninám a v niektorých ohľadoch má takmer vlastnosti traskavín. Je veľmi citlivý na mechanický impulz, v čistom stave sa citlivosťou blíži nitroglycerínu. Je citlivý na trenia a veľmi citlivý na iniciáciu detonáciou (detonuje od 0,01g azidu a od rozbušky č.8 detonuje pri obsahu 40% vody). V suchom stave sa ľahko elektrizuje. Súčasne je ale veľmi brizantný a dlhodobo chemicky stabilný.
Čistý (alebo len slabo flegmatizovaný) pentrit sa používa ako sekundárna náplň v rozbuškách a na výrobu niektorý druhov bleskovíc. Flegmatizovaný voskom (5-10%) sa používa na výrobu počinových náloží a detonátorov v munícii. Flegmatizovaný voskom (10-20%) alebo plastickými hmotami (trhaviny typu PBX) sa používa aj ako trhavá náplň streliva pre malokalibrové kanóny (obvykle len do kalibru 30mm). Pre plnenie munície väčších kalibrov sa nehodí. Používa sa na výrobu zmesných trhavín (pentolity). Významné použitie našiel aj pri výrobe plastických trhavín, obsahujú ho napríklad niektoré druhy známej plastickej trhaviny Semtex. Používa sa aj ako prímes do niektorých typov strelných prachov a tuhých raketových pohonných hmôt.

Pentaerythrit sa pripravuje z acetaldehydu pôsobením formaldehydu za prítomnosti vápenného mlieka (alebo aj NaOH). Po skončení reakcie sa pridáva kyselina sírová a siran vápenatý sa odfiltruje. Produkt sa zahustí vo vakuu a rekryštalizuje z vodného roztoku.

Základom výroby je priama esterifikácia alkoholu pentaerythritolu kyselinou dusičnou podľa rovnice:

C(CH₂OH)₄ + 4HNO₃ → C(CH₂ONO₂)₄ + 4H₂O

Použiva sa vysoko koncentrovaná kyselina dusičná o koncentrácii okolo 98%. Reakcia sa robí postupným dávkovaním alkoholu do kyseliny dusičnej za neustáleho intenzívneho chladenia tak, aby teplota reakčnej zmesi neprekročila 25 °C. Po ukončení reakcie sa zmes vyleje do studenej vody, kde sa pentrit vyzráža vo forme malých bielych kryštálikov, odfiltruje sa, premýva vodou a za tepla roztokom uhličitanu sodného až do zásaditej reakcie. Po odfiltrovaní z práčky sa vlhký surový pentrit rozpustí v zahriatom acetóne s malým prídavkom uhličitanu sodného. Roztok sa filtruje a v niekoľkých krokoch postupne riedi vodou a zahrieva až na 100 °C, pričom sa vylučuje čistý pentrit. Pary acetónu sa odsávajú a recyklujú.

Po rekryštalizácii sa pentrit flegmatizuje montánnym voskom - do flegmatizátoru sa dáva postupne voda zahriata na 85 °C, pentrit, farbivo a vosk. Obsah sa mieša cca 10 minút, potom sa ochladí na 70 °C a filtruje. Po odfiltrovaní sa premýva studenou vodou a suší v teplovzdušnej sušiarni pri 70 °C. Pritom sa niekoľkokrát preosieva.

Neflegmatizovaný pentrit pre výrobu zmesných výbušnín sa ponecháva s obsahom vody cca 10% a tak sa i spracováva.

Chemický portál