Газогенерирующий состав
Состав для получения газов высокого давления с температурой 20-80°С может использоваться в твердотопливных газогенераторах, предназначенных для надува средств спасения на воде, а также в системах пожаротушения содержит, мас.%: нитроцеллюлозу - 30-50; нитрогуанидин - 30-53; карбонат магния - 17-37; катализатор скорости горения - 0-3. Технический результат - повышение удельной газопроизводительности, снижение пористости состава, снижение скорости горения, возможность применения состава в технологии проходного прессования. 1 табл.
Изобретение относится к области разработки составов для получения газов высокого давления с температурой 20-80°С.
В настоящее время актуальной является проблема по разработке твердотопливных химических источников газов (газогенераторов), которые могут быть использованы во всех системах надува средств спасения на воде, например спасательные жилеты с объемом камеры 0.016-0.02 м3, индивидуальные плавучести с объемом полости 0.2-0.3 м3; четырех-, шести-, десяти-, двадцатиместные плоты с объемом полости 0.8-2.0 м3, а также в системах пожаротушения: весь параметрический ряд порошковых огнетушителей и систем пожаротушения.
Известен состав на основе нитратов целлюлозы и калия, состоящий в % по массе из:
- окись меди 6-20;
- дифениламин 0.8-0.95;
- остаточный спирто-эфирный растворитель 2.4-2.9;
- влага 0.8-0.95;
- пироксилин - остальное до 100%
(RU №2102366 от 20.01.1998)
Недостатком известного состава является высокая температура генерируемого газа (140-1900°С).
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является низкая температура генерируемого газа (20-80°С).
Данный технический результат достигается тем, что в газогенерирующий состав на основе нитратов целлюлозы, дополнительно ввели нитрогуанидин, карбонат магния и катализатор скорости горения, при следующем соотношении компонентов в % по массе:
нитроцеллюлоза - 30-50;
нитрогуанидин - 30-53;
карбонат магния - 17-37;
катализатор скорости горения, например, гопкалит - 0-3.
В этом случае на данных компонентах в пределах указанного процентного содержания представляется возможность провести корректировку состава применительно к каждому конкретному изделию, подлежащего надуву, например, увеличивая процентное содержание нитроцеллюлозы и вводя катализатор скорости горения, за счет других компонентов можно увеличивать секундный газоприход, и наоборот, что обеспечивает более широкую область применения данного состава.
Составы разрабатывались применительно к технологии проходного прессования, диаметр образцов составлял 23·10-3 м, длина 7.0·10-2 м, блоки имели семь каналов диаметром 1.5·10-3 м, пористость 15-25%.
Данное соотношение ингредиентов подтверждается техническими результатами испытаний составов, представленных в таблице.
| Результаты испытаний составов на основе: нитроцеллюлоза (НЦ)-нитрогуанидин (НГД)-карбонат магния (КМ). | |||||||
| № п/п | Состав, в (%) | Температура, °С | Скорость горения, в (·10-3 м/с) | Уд. газопроизводительность, м3/кг | |||
| НЦ | НГД | KM | В зоне горения | Генерируемого газа | |||
| 1 | 30 | 53 | 17 | 485 | 60 | 8.85 | 0.580 |
| 2 | 30 | 50 | 20 | - | 52 | 7.75 | 0.545 |
| 3 | 25 | 45 | 30 | - | 35 | 5.2 | 0.425 |
| 4 | 20 | 40 | 40 | - | 30 | 3.45 | 0.393 |
| 5 | 40 | 40 | 20 | 420 | 40 | 8.2 | 0.610 |
| 6 | 35 | 35 | 30 | - | 39 | 7.0 | 0.480 |
| 7 | 30 | 30 | 40 | - | 20 | 3.9 | 0.350 |
| 8 | 50 | 30 | 20 | - | 80 | 9.2 | 0.621 |
| 9 | 45 | 25 | 30 | - | 56 | 8.5 | 0.505 |
| 10 | 40 | 20 | 40 | 394 | 25 | 5.7 | 0.490 |
Примечание: температура генерируемого газа по прототипу составляет 140-1900°С.
Из полученных результатов испытаний видно, что составы на основе 30-50% нитроцеллюлозы, 30-53% нитрогуанидина, 17-40% карбоната магния позволяют получать составы с удельной газопроизводительностью 0.48-0.62 м3/кг, плотностью 1.37-1.682 г/см3 и скоростью горения в 3.45-9.2·10-3 м/с. Температура в зоне экзотермических реакций разложения для составов по позиции 1 - 485°С, позиции 5 - 420±10°С, позиции 10 - 394°С. Калорийность состава по позиции 5 составила 1120 кДж/кг. Для этого же состава был определен состав продуктов сгорания методом газовой хроматографии, который показал, что продукты сгорания состоят на 73.2% по массе из азота и углекислого газа, водорода - 1.28%, окиси углерода II - 25.3%, углеводороды: С2Н4 - 0.022%, C2H6 - 0.008, остальное - неидентифицированные газы.
Введение в состав катализаторов скорости горения, например 2% гопкалита, в состав ГТС по пункту 5 приводит к повышению скорости горения до 10.6·10-3 м/с, то есть на 29.2%, что также позволяет расширить область применения состава.
Предлагаемый газогенерирующий состав может быть широко использован в химических источниках газа, предназначенных для надува средств спасения на воде и пожаротушения, а также для надува пневмодомкратов, камер колес автомобилей и других устройств, требующих наличия газа, например, в системах вытеснения.
Газогенерирующий состав на основе нитроцеллюлозы, отличающийся тем, что он содержит нитрогуанидин, карбонат магния и дополнительно может содержать катализатор скорости горения при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Нитроцеллюлоза | 30-50 |
| Нитрогуанидин | 30-53 |
| Карбонат магния | 17-37 |
| Катализатор скорости горения | 0-3. |
