Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала

Авторы патента:

C06B33/12 - с двумя или более кислородвыделяющими соединениями

Владельцы патента RU 2386608:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - (ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Изобретение относится к пиротехнике. Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала содержит 8-10 мас.% хромата бария, 2-7 мас.% перхлората калия, 2-7 мас.% фторопласта Ф-42, 45-61 мас.% порошка титана, 5-8 мас.% асбеста и 16-30 мас.% диоксида титана. Изобретение направлено на создание состава для изготовления пиротехнического эластичного листового материала, который может быть использован для поддержания требуемой температуры в течение заданного интервала времени и имеет следующие характеристики: скорость горения - 20-30 мм/с, удельное газовыделение - 9-31 см³/г, удельное тепловыделение - 470-580 кал/г. 1 табл.

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо обеспечить поддержание требуемой повышенной температуры в течение заданного интервала времени, например в блоке электрохимических элементов (ЭХЭ) в составе тепловых химических источников тока (ТХИТ).

Известен пиротехнический состав (ПТС) /Экзотермический состав для нагревательных устройств. Патент RU №2022953, МПК C0B 33/02, опубл. 15.11.94/, включающий в себя следующие компоненты, мас.%: нитрат калия 3-10, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфоната технического 3-10, уголь - остальное. Состав может дополнительно содержать 1-3 глицерина и 2-5 перхлората калия. Состав готовят по технологии, принятой в пиротехническом производстве. Предназначен данный состав для обогрева сливной арматуры железнодорожных цистерн с целью уменьшения времени выгрузки, а также для подогрева пищи, воды, обогрева палаток, укрытий и т.п. в условиях отсутствия электрической и других видов энергии. Основными недостатками ПТС является выделение дыма, искрообразование и неравномерность выделения тепла во времени. В ТХИТ выделение даже относительно небольшого количества газа крайне нежелательно, поскольку реализация высокого давления в герметичном корпусе тепловой батареи (ТБ) приводит к необходимости делать его прочным. Кроме того, выделяющийся при сгорании ПТС такой газ, как окись углерода, при высокой рабочей температуре ТБ 250-600°С взаимодействует с активными веществами ЭХЭ катодом и анодом, что приводит к снижению полезной емкости последних и, в конечном итоге, к уменьшению времени работы ТБ.

Известен также пиротехнический состав /Пиротехнический состав. Патент RU 2091359, МПК C06B 29/04, 33/06, опубл. 27.09.97/, имеющий низкое значение удельного газовыделения (0,7-4,5) см³/г, приемлемую величину удельной калорийности (350-480) кал/г и состоящий (мас.%) из титана 82-92, алюминия 2-10, перхлората калия 6-8. Пиротехнический состав приготавливается путем механического смешения компонентов в смесителе и предназначен для использования в тепловых батареях резервного типа в качестве нагревательного элемента, а также в устройствах с высоким тепловыделением и малым удельным газовыделением. Температура горения состава составляет 1900-2000°С, шлаки электропроводны и практически не изменяют своих геометрических размеров. Относительно высокое значение скорости горения указанного состава 250-400 мм/с не позволяет использовать его для изготовления нагревателей, способных поддерживать рабочую температуру в устройстве в течение достаточно длительного интервала времени.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является состав для изготовления пиротехнического эластичного материала /Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала (варианты). Патент RU 2306306, МПК C06B 33/12, опубл. 20.09.2007/. В первом варианте состав для изготовления пиротехнического эластичного материала содержит (мас.%) титан 12-32, хромат бария 48-71, перхлорат калия 5-20, асбестовый порошок 3-10 и фторопласт марки Ф-42 3-5. Во втором варианте в качестве горючего компонента используется (мас.%) цирконий 23-26, а также хромат бария 52-57, перхлорат калия 6-10, асбестовый порошок 7-10 и фторопласт марки Ф-42 2-5. Использование заявляемых компонентов в указанных соотношениях позволяет создать эластичный листовой материал, характеризующийся высокими скоростями горения. Данный эффект обеспечивается составлением композиции, близкой к стехиометрии, и присутствием сравнительно небольшого количества негорючего компонента - асбеста. Использование порошков металла - титана или циркония, окислителей - перхлората калия и хромата бария, а также фторопласта Ф-42 в выбранных количествах обеспечивает высокие энергетические показатели материала и высокую надежность его горения. Материал, изготовленный из этих составов, используется для инициирования пиротехнических цепочек. Однако эластичный листовой материал не может быть использован для поддержания рабочих температур в устройствах из-за высоких энергетических характеристик: скорость горения 1000-4000 мм/с, удельное газовыделение 30-50 см³/г, удельное тепловыделение 430-900 кал/г. Кроме того, шлаки, образующиеся в процессе горения данного материала, не сохраняют исходных геометрических размеров.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение скорости горения и величины удельного газовыделения листового эластичного материала, а также сохранение исходных геометрических размеров шлаков материала.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого состава, заключается в изготовлении листового эластичного нагревателя пиротехнического со следующими параметрами и характеристиками горения:

- скорость горения - 20-30 мм/с (на порядок ниже, чем у прототипа);

- удельное газовыделение - 9-31 см³/г (меньше, чем у прототипа);

- удельное тепловыделение - 470-580 кал/г;

- безопасность изготовления листового материала;

- шлаки состава не изменяют геометрических размеров исходного материала.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата в состав, содержащий смесь порошков титана, хромата бария, перхлората калия, асбеста и фторопласта марки Ф-42, согласно изобретению дополнительно введен диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

BaCrO₄	8-10
KClO₄	2-7
Фторопласт Ф-42	2-7
Ti	45-61
Асбест	5-8
TiO₂	16-30

Использование указанных компонентов и их соотношение позволяет создать эластичный листовой материал, характеризующийся относительно невысокими скоростями горения и низким значением удельного газовыделения. Использование порошка титана и перхлората калия в выбранном количестве обеспечивает высокие энергетические показатели материала, а также высокую надежность его воспламенения. Фторопласт Ф-42 и асбест используются в составе для комплексного улучшения реологических и физико-механических характеристик, что позволяет создать эластичный листовой материал. Введение диоксида титана и подбор соотношения компонентов состава позволяют уменьшить уровень скорости горения и удельного газовыделения, а также обеспечить сохранение продуктами горения (шлаками) исходных геометрических размеров материала. При этом сохраняется достаточно высокое значение удельного тепловыделения.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены несколько составов на основе системы Ti-KClO₄-BaCrO₄-TiO₂-фторопласт-асбест с различным соотношением компонентов, позволяющих создать листовой материал, обладающий скоростью горения 20-30 мм/с, допустимым значением удельного газовыделения 9-31 см³/г и удельным тепловыделением 470-580 кал/г. Кроме того, шлаки состава не изменяют исходных геометрических размеров материала. Листовой материал готовится путем приготовления суспензии на основе раствора фторопласта в ацетоне с добавлением остальных исходных компонентов и последующими процессами "розлива" в формы, сушки и вальцевания. На последнем этапе из листового материала изготавливаются (нарезаются) пиротехнические полотна необходимых форм и размеров. Для приготовления пиротехнических лент были использованы порошки перхлората калия (ТУ 6-09-3801), титана (ТУ 1715-036-07623615) и хромата бария (ТУ6-09-5286). Безопасность изготовления такого материала обеспечивается отсутствием стадии механического смешения в твердой фазе исходных компонентов в различного рода механических мельницах и смесителях.

Согласно приведенным экспериментальным данным, представленным в таблице 1, оптимальный технический результат наблюдается у составов по позициям 4-7. Испытания материалов из состава без перхлората калия (позиции 1-3) приводили к:

- неполному сгоранию материала (позиция 1);

- неудовлетворительной воспламеняемости при низких температурах (позиция 2);

- не сохранению шлаками формы исходного материала (позиция 3).

Материал из заявляемого состава (позиции 4-7) после сгорания имеет твердые шлаки, сохраняющие исходную форму материала.

Согласно таблице 1, получены следующие характеристики:

- скорость горения - 20-30 мм/с;

- удельное газовыделение - 9-31 см³/г;

- удельное тепловыделение - 470-570 кал/г (в среде аргона); 520-580 кал/г (на воздухе).

Экспериментальная проверка нагревателя пиротехнического, полученного из заявляемого состава, в качестве элемента, обеспечивающего поддержание требуемой температуры в блоке электрохимических элементов в течение времени работы в составе тепловых химических источников тока, показала положительные результаты, заключающиеся в увеличении времени работы тепловой батареи при надежном инициировании и горении нагревателя пиротехнического из заявляемого состава.

Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала, содержащий порошки титана, хромата бария, перхлората калия, асбеста и фторопласта Ф-42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хромат бария (BaCrO₄)	8-10
перхлорат калия (KClO₄)	2-7
фторопласт Ф-42	2-7
титан	45-61
асбест	5-8
диоксид титана (TiO₂)	16-30

Изобретение относится к пиротехнике. .

Пиротехнический дымообразующий состав // 2369589

Изобретение относится к пиротехническим дымообразующим составам для постановки маскировочного облака. .

Пиротехническая дымообразующая металлохлоридная смесь // 2355669

Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам. .

Пиротехнический состав для образования дымовой маскирующей завесы // 2353606

Изобретение относится к пиротехнике. .

Замедлительный состав (варианты) // 2332393

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в замедлителях для различного рода устройств, относящихся к элементам взрывной автоматики, в частности во взрывных болтах и взрывных источниках звука.

Зажигательный состав // 2330831

Изобретение относится к зажигательным составам, которые могут быть использованы для пуль патронов стрелкового оружия зажигательного и комбинированного действия, применяемых для зажжения жидкого углеводородного топлива.

Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала (варианты) // 2306306

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано для быстрой передачи огневого импульса к различным типам устройств, содержащих пиротехнические составы.

Искрофорсовый пиротехнический состав // 2305675

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к пиротехническим составам для снаряжения реактивных летательных игрушек. .

Замедлительный пиротехнический состав (варианты) // 2291141

Изобретение относится к области пиротехники. .

Воспламенительный состав для твердых источников кислорода // 2259344

Изобретение относится к воспламенительным составам капсюльного типа для твердых источников кислорода и может быть использовано при разработке генераторов кислорода для индивидуальных и коллективных средств защиты дыхания.

Состав термитного топлива // 2418779

Изобретение относится к малой теплоэнергетике, в частности к составам термитного топлива, способным при инициировании претерпевать химические превращения с выделением большого количества тепла, преимущественно к таким составам, которые не детонируют и в которых окислительно-восстановительные реакции идут в воздухе в режиме горения без участия специального окислителя и без образования жидкой фазы

Воспламенительный состав // 2421438

Изобретение относится к области воспламенительных составов для электровоспламенителей

Пиротехнический светозвуковой состав с пониженным дымообразованием // 2426714

Изобретение относится к пиротехническим светозвуковым составам и может быть использовано для снаряжения боеприпасов нелетального действия, применяющихся для вывода из строя правонарушителей или воздействия на террористов

Пиротехнический фейерверочный состав // 2501777

Изобретение относится к области пиротехники, а именно к пиротехническим составам для иллюминации, увеселительным, зрелищным и сигнальным целям, и может быть использовано для изготовления фейерверков. Пиротехнический фейерверочный состав содержит цветопламенный окислитель - нитрат бария или нитрат стронция, поливинилхлорид, порошок алюминиево-магниевого сплава, фенолформальдегидную смолу и в качестве утилизируемых отходов пироксилинсодержащего материала содержит материал сгорающей гильзы, включающий тринитротолуол, пироксилин и целлюлозу в массовом соотношении как 1:0,5:0,5 соответственно. Изобретение позволяет утилизировать неизбежные технологические отходы материала сгорающей гильзы, исключив экологически вредные выбросы в атмосферу при их обычном сжигании. При этом пиротехнический состав для фейерверков и салютов характеризуется улучшенными показателями назначения по насыщенности пламени характерным цветом за счет повышения скорости горения и удельного выхода целевого продукта. 1 табл.

Пиротехнический литьевой состав для образования дымовой завесы // 2519171

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий дымовое облако на воздухе, используемое для постановки маскирующей завесы. Пиротехнический литьевой состав для образования дымовой завесы содержит, мас.%: смесь порошка хлорпарафина 41-48 и жидкого хлорпарафина 10-12, порошок металлического горючего 5-10, дымообразующую окись цинка 15-20, хлорнокислый калий 9-15 и эпоксидную смолу 1-2, причем в качестве металлического горючего он содержит порошок алюминия или алюминиево-магниевого сплава. Решение обеспечивает достижение необходимой несущей прочности зарядов из модифицированного пиротехнического литьевого состава, который характеризуется повышенной эффективностью дымообразования при создании маскирующей завесы, имеющей более высокую оптическую плотность.

Пиротехнический состав эластичных воспламенителей // 2545335

Изобретение относится к энергосодержащим резервным источникам тока, приводимым в действие посредством воспламенения пиротехнических электродов батареи примыкающими эластичными воспламенителями. Пиротехнический состав для эластичных воспламенителей включает, в мас.%: хромат бария 62-70, циркониевый порошок 26-30, стабилизатор шлаков - диоксид циркония 2-4 и связующее - диспергированный асбест хризотиловый дисперсностью 0,2-2 мм в количестве 2-4. Решение направлено на стабилизацию формы тонколистовых эластичных воспламенителей при горении, повышение теплопроводности формируемых шлаков и обеспечивает гарантированно одновременное воспламенение пиротехнических электродов резервного источника электропитания за счет стабилизации скорости горения воспламенителей и оптимизации их качественного и количественного пиротехнического состава. В предложенных эластичных воспламенителях практически исключено диспергирование шлаков, за счет формирования при горении состава газопроницаемого коксового остатка с пористостью 10%, а также минимизировано газовыделение при горении, что расширяет область применения. 2 табл., 5 пр.

Дымообразующий металлохлоридный состав // 2545550

Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам, генерирующим при горении аэрозоль, образующий на воздухе дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы. Дымообразующий металлохлоридный состав включает, в мас.%: гексахлорэтан 58-70, окись цинка 24-29, алюминиевый порошок 4-9 и технологическую добавку - фторкаучук 2-4. При этом размер частиц алюминиевого порошка не превышает 60 мкм. Соотношение указанных компонентов и ограниченная дисперсность алюминиевого порошка позволяют повысить температуру горения без изменения скорости горения состава, что обеспечило получение контрастного белого дыма и повышение маскирующей способности генерируемой дымовой завесы, обеспечивающей максимальное рассеяние оптического излучения на длине волн 0,40-1,56 мкм, что соответствует диапазону излучения средств обнаружения и наведения противника.

Воспламенительный пиротехнический состав // 2554634

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения различных специзделий и боеприпасов, который содержит мелко раздробленный металл в комбинации с кислородвыделяющим веществом, не являющимся взрывчатым. Воспламенительный пиротехнический состав содержит, мас.%: нитрат калия 62-70, тиомочевину 4-6, искрообразователь - ферросилиций 9-11, металлическое горючее - порошок алюминиево-магниевого сплава 9-11 и связующее - идитол 8-10. Состав обладает высокой эффективностью воспламенения основного заряда и обеспечивает зажигательное действие от раскаленных точечных источников, распределенных в продуктах горения, и детонации боевого снаряжения. 1 табл., 5 пр.

Пиротехнический состав маскирующего дыма // 2597603

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к составам для образования при горении дымовых маскирующих завес. Пиротехнический состав маскирующего дыма включает гексахлорэтан, перхлорат калия, окись цинка, алюминиевый порошок, в качестве пластификатора - хлорпарафин жидкий ХП-470, тиомочевину и в качестве технологической добавки - графит пиротехнический. Состав обеспечивает поглощение и рассеивание электромагнитного излучения в диапазоне инфракрасных волн, что позволяет маскировать оптически непрозрачной завесой передвижение техники за счет создания экрана с фоновым уровнем теплового излучения. 1 табл., 5 пр.

Дымовой пиротехнический состав // 2602568

Изобретение относится к средствам для образования дымовых завес, а более конкретно к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, формирующий на воздухе аэродисперсное образование высокой оптической плотности. Дымовой пиротехнический состав содержит гексахлорэтан, перхлорат калия, алюминиевый порошок, окись цинка, в качестве активирующих добавок - смесь порошкового хлорпарафина и хлорпарафина жидкого с тиомочевиной, а в качестве технологической добавки - графит пиротехнический. Введение в состав смеси порошкового хлорпарафина и жидкого хлорпарафина при горении состава обеспечивает образование хлоридов металла и пиролизной сажи, частички которой имеют размер половины падающей волны лазерного (1,06 мкм) и инфракрасного (1,2 мкм) излучений, что позволяет формировать оптически плотную завесу и обеспечивает значительное снижение отраженных сигналов за счет их поглощения в объеме завесы, в результате чего в электронных средствах обнаружения и наведения отраженные сигналы не идентифицируются с визуально маскируемой техникой, при скрытном ее передвижении с работающими двигателями. Состав технологически безопасен и позволяет изготавливать заряды по литьевой технологии экструзией. 1 табл.