Способ изготовления литьевого взрывчатого состава и композиционный литьевой взрывчатый состав
Владельцы патента RU 2382022:
Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) (RU)
Группа изобретений относится к области смесевых взрывчатых составов. Предложен способ изготовления литьевого взрывчатого состава и литьевой взрывчатый состав. Способ включает смешивание кристаллического октогена, связующего на основе пластифицированного нитроэфир-нитроаминным пластификатором метилполивинилтетразола, алюминиевого порошка и отверждающего агента, заливку и отверждение. Причем используют кристаллический октоген, состоящий из мелкой фракции с Sуд=3000 см2/г и крупной фракции с размером кристаллов не менее 315 мкм, при содержании крупной фракции в количестве, обеспечивающем сохранение технологических и эксплуатационных свойств взрывчатого состава. Метилполивинилтетразол и нитроэфир-нитроаминный пластификатор используют в соотношении, обеспечивающем скорость детонации связующего не менее 70% от скорости детонации октогена при сохранении механических характеристик, технологических и эксплуатационных свойств взрывчатого состава. Изобретение направлено на повышение метательной способности состава без ухудшения его механических характеристик, технологических и эксплуатационных свойств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к взрывчатым составам (ВС), используемым для снаряжения боеприпасов различного назначения.
Композиционные ВС содержат основное взрывчатое вещество (ВВ), связующее на основе пластифицированного полимера, металлическое горючее.
Известные способы повышения метательной способности композиционных ВС направлены, в основном, на увеличение содержания основного ВВ в составе [патент РФ 2247102, опубл. 25.08.2003; патент РФ 2252925, опубл. 28.10.2003] и замену инертного связующего на активное (взрывчатое) [патент США 4014720, опубл. 29.03.77].
Изготовление известных составов включает подготовку фракций основного ВВ, смешение компонентов, заливку или прессование ВС в изложницу, отверждение (при необходимости). При этом гранулометрический состав основного ВВ формируют из имеющегося товарного продукта, исходя из требований технологичности. Таков, например, способ, в котором подбирается смесь фракций октогена со средним размером частиц менее 25 мкм и активное связующее на основе нитроцеллюлозы [патент США 4014720, опубл. 29.03.77].
Этот способ наиболее близок к предлагаемому и поэтому принят за прототип. Недостатком способа-прототипа является низкая метательная способность ВС - 2000…2100 м/с. В этом же патенте описан ВС, наиболее близкий к предлагаемому по составу.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа повышения метательной способности литьевых композиционных ВС при сохранении технологических и эксплуатационных свойств.
Поставленная задача решается предлагаемым способом, в котором варьированием соотношения пластификатора и полимера в связующем достигается скорость детонации последнего не менее 70% от скорости детонации основного ВВ. При этом для крупной фракции основного ВВ отбирают кристаллы с размером не менее 315 мкм, а содержание ее (крупной фракции) выбирают максимально возможным, обеспечивающим сохранение технологических свойств ВС.
В качестве связующего использовали метилполивинилтетразол (МПВТ), пластифицированный нитроэфир-нитроаминным пластификатором.
Зависимость скорости детонации ВС от скорости детонации связующего показана в табл.1.
| Таблица 1 | |
| Скорость детонации связующего, м/с | Скорость детонации ВС, м/с |
| Не детонирует | 7660 |
| 5200 | 7860 |
| 6500 | 8200 |
| 7200 | 8650 |
| 7600 | 8800 |
При исследовании зависимости скорости детонации связующего от содержания компонентов было установлено, что оптимальным является соотношение полимер: пластификатор = 1:7. Оно обеспечивает скорость детонации связующего на уровне 70% от скорости детонации основного ВВ. Уменьшение содержания полимера приводит к значительному ухудшению физических характеристик, технологических свойств и повышению чувствительности ВС.
Результаты исследования влияния размеров кристаллов крупной фракции октогена на скорость детонации и метательную способность ВС показаны в табл.2.
При этом необходимо пояснить, что скорость детонации связующего составляла 7200 м/с, а октогена принята 9160 м/с. Исследованы несколько вариантов ВС, отличающиеся только содержанием крупной фракции кристаллов октогена. Содержание пластифицированного полимера составляло 20, алюминия - 10% мас.
| Табл.2 | |||||
| Состав | Октоген фр. 315…700 мкм, % мас. | Октоген мелкой фр. с Sуд=3000 см2/г, % мас. | Октоген фр. 100…217 мкм, % мас. | Скорость детонации, м/с | Метательная способность, м/с |
| 1 | 50 | 20 | - | 8660 | 2600 |
| 2 | 40 | 30 | - | 8500 | 2500 |
| 3 | 30 | 40 | - | 8200 | 2450 |
| 4 | - | 20 | 50 | 8050 | 2300 |
Как видно из табл.2, уменьшение размеров кристаллов крупной фракции меньше 315 мкм (состав 4) и ее доли в составе ВС менее 30% мас. (состав 3) приводит к снижению скорости детонации и метательной способности. Повышение содержания октогена фракции более 315 мкм выше 50% мас. для исследованного состава приводит к недопустимому ухудшению его технологических свойств.
Сравнение предлагаемого способа с прототипом и другими способами показывает, что в технике неизвестен способ повышения метательной способности ВС варьированием соотношения полимер/пластификатор в связующем и с содержанием крупной фракции ВВ с размером более 315 мкм в составе ВС с учетом технологических и взрывчатых свойств последнего.
Указанный способ был опробован при изготовлении литьевого композиционного ВС, содержащего октоген, полимерное связующее на основе метилполивинилтетразола (полимер), пластифицированного нитроэфир-нитроаминным пластификатором, порошок алюминия, при следующем содержании компонентов, % мас.:
| Полимер пластифицированный | 15…25 |
| Алюминий порошкообразный | 5…15 |
| Октоген фракции более 315 мкм | 30…70 |
| Октоген мелкой фракции | Остальное |
| Отверждающий агент | до 1 сверх 100 |
При уменьшении содержания пластифицированного полимера в составе менее 15% мас. резко увеличивается чувствительность к удару и трению. Увеличение содержания связующего выше 25% мас. приводит к снижению метательной способности ВС. Уменьшение содержания алюминия за счет октогена менее 5% приводит к снижению работоспособности ВС и, как следствие, уменьшению метательной способности. Увеличение содержания алюминия выше 15% мас. вызывает повышение вязкости состава, что делает невозможным его переработку литьевым способом, кроме того, снижается скорость детонации и метательная способность.
Влияние размеров кристаллов октогена на метательную способность этого состава показано в табл.2.
Выбранное связующее в смеси с металлом, взятое в рецептурном соотношении ВС, имеет более высокую теплоту взрыва по сравнению с теплотой взрыва основного ВВ в смеси с этим металлом, также взятом в рецептурном соотношении ВС.
Так, в предложенном ВС имеем:
- теплота взрыва октогена с алюминием Qвзр1=1750 ккал/кг;
- теплота взрыва связующего с металлом Qвзр2=2200 ккал/кг.
Превышение теплоты взрыва связующего с металлом над теплотой взрыва октогена с металлом повышает метательную способность ВС.
Выбранное связующее не содержит компонентов, растворяющих октоген, не уменьшает долю основного ВВ в составе.
Связующее на основе указанных полимеров имеет температуру стеклования минус 66°С. Это позволяет изготовить ВС с температурой стеклования минус 60°С.
Выбранное связующее способно к химической сшивке.
Сравнение предлагаемой рецептуры литьевого композиционного ВС не только с прототипом, но и с другими составами показало, что в технике неизвестны ВС с таким сочетанием признаков (скорость детонации связующего на уровне 70% скорости детонации основного ВВ, размер и содержание кристаллов крупной фракции основного ВВ). А именно такое сочетание признаков позволило получить ВС с высокой метательной способностью 2600 м/с и требуемыми технологическими и эксплуатационными свойствами.
Таким образом, реализация предлагаемых способа и ВС позволяет решить поставленную задачу и значительно повысить метательную способность последнего без ухудшения его технологических и эксплуатационных свойств.
1. Способ изготовления литьевого взрывчатого состава, включающий смешивание компонентов, заливку и отверждение, отличающийся тем, что смешивают кристаллический октоген, связующее на основе пластифицированного нитроэфир-нитроаминным пластификатором метилполивинилтетразола, алюминиевый порошок и отверждающий агент, при этом используют кристаллический октоген, состоящий из мелкой фракции с Sуд=3000 см2/г и крупной фракции с размером кристаллов не менее 315 мкм, при содержании крупной фракции в количестве, обеспечивающем сохранение технологических и эксплуатационных свойств взрывчатого состава, метилполивинилтетразол и нитроэфир-нитроаминный пластификатор используют в соотношении, обеспечивающем скорость детонации связующего не менее 70% от скорости детонации октогена при сохранении механических характеристик, технологических и эксплуатационных свойств взрывчатого состава.
2. Литьевой взрывчатый состав, включающий октоген и полимерное связующее, отличающийся тем, что он содержит алюминиевый порошок, отверждающий агент, в качестве полимерного связующего он содержит связующее на основе пластифицированного нитроэфир-нитроаминным пластификатором метилполивинилтетразола, а в качестве октогена - кристаллический октоген мелкой фракции с Sуд=3000 см2/г и кристаллический октоген крупной фракции с размером кристаллов не менее 315 мкм при следующем содержании компонентов, мас.%:
| связующее | 15 - 25 |
| алюминиевый порошок | 5 - 15 |
| октоген крупной фракции | 30 - 70 |
| октоген мелкой фракции | остальное |
| отверждающий агент (сверх 100 мас.%) | до 1, |
при этом он изготовлен способом по п.1.
3. Состав по п.2, отличающийся тем, что связующее состоит из не растворяющих кристаллический октоген компонентов.
