Взрывчатая композиция многофункционального действия с повышенной стабильностью эксплуатационных свойств
Владельцы патента RU 2475467:
Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" (RU)
Изобретение относится к взрывчатым композициям с улучшенными эксплуатационными характеристиками и может быть использовано в боеприпасах различного назначения. Изобретение представляет собой композицию, состоящую из пластификатора - соединения из ряда нитроэфиров одно- или многоатомных алифатических спиртов или их смесей, бризантного взрывчатого вещества - флегматизированных гексогена или октогена, или их смеси, алюминия, неорганического окислителя - перхлората аммония, или нитрата бария, или нитрата аммония, или нитрата гидразина, полимера - бутадиеннитрильного или бутадиенметакрилового, или фторкаучука, или фторполимера, или сополимера метилметакрилата с метакриловой кислотой, или полиметилметакрилата и тротила. За счет образования эвтектик тротила с пластификаторами повышается стабильность эксплуатационных характеристик композиции, таких как плотность, вязкость, снижается температура кристаллизации, обеспечивается стабильность энергетических параметров взрыва. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к взрывчатым композициями многофункционального действия с улучшенными эксплуатационными характеристиками и может быть использовано в боеприпасах различного назначения.
Известна взрывчатая композиция, защищенная патентом РФ №2209806, для снаряжения практически любых боеприпасов многофакторного поражающего действия.
Основными компонентами данной композиции являются нитрат одноатомного спирта, алюминий, нитрат или перхлорат аммония, или гетероциклический нитроамин, а также полимеры. Также известен взрывчатый состав для снаряжения боеприпасов многофакторного действия в соответствии с патентом РФ №2315742, содержащий флегматизированные гексоген или октоген, алюминий, смесь динитратов диэтиленгликоля и триэтиленгликоля, сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты и дифениламин.
Наиболее близкой к сущности предлагаемого изобретения является композиция многофункционального действия по патенту №2415831 С06В 25/34, включающая в мас.%: пластификатор 2-30; полимер 2-10; бризантное взрывчатое вещество - флегматизированные гексоген или октоген, или их смесь 10-60; неорганический окислитель - 5-30; и алюминий 15-36.
Данная композиция многофункционального действия обладает повышенной энергетикой и мощностью взрыва.
К ее недостаткам относятся пониженная стабильность физических и реологических свойств в температурном диапазоне хранения и эксплуатации композиций в боеприпасах, выражающаяся в увеличении пористости при повышении температуры (снижении плотности), увеличении вязкости, кристаллизации пластификатора при снижении температуры окружающей среды, что, в свою очередь, может привести к нестабильности параметров действия композиций и снижению устойчивости движения боеприпасов.
Целью предлагаемого изобретения является создание взрывчатой композиции многофункционального действия, предназначенной для снаряжения различных видов боеприпасов, сочетающей повышенную стабильность эксплуатационных и технологических свойств с повышенной энергетикой взрыва.
Поставленная задача решается тем, что взрывчатая композиция многофункционального действия с повышенной стабильностью эксплуатационных свойств, включающая пластификатор - соединение из ряда нитроэфиров одно- или многоатомных алифатических спиртов или различные варианты их смесей, бризантное взрывчатое вещество - флегматизированные гексоген или октоген, или их смесь, алюминий, неорганический окислитель - перхлорат калия, или перхлорат аммония, или нитрат бария, или нитрат аммония, или нитрат гидразина, полимер - бутадиеннитрильный, или бутадиенметакриловый, или фторкаучук, или фторполимер, или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой, или полиметилметакрилат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тротил при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Пластификатор | 2-30 |
| Флегматизированные гексоген или | |
| октоген, или их смесь | 5-50 |
| Тротил | 5-30 |
| Алюминий | 15-36 |
| Неорганический окислитель | 5-30 |
| Полимер | 0,2-10 |
Дополнительно композиция может содержать в качестве стабилизатора химический стойкости дифениламин в количестве от 0,2 до 1,0 мас.% (сверх 100%).
Взрывчатая композиция многофункционального действия также может дополнительно содержать в качестве структурообразователей нитрозосоединения или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 1,5 мас.% (сверх 100%).
Тротил вследствие дешевизны широко применяется в промышленных взрывчатых веществах в качестве сенсибилизатора взрыва, обеспечивая повышение их чувствительности к детонационному импульсу, что одновременно приводит к росту опасности эксплуатации этого класса ВВ.
Тротил также вследствие дешевизны и сравнительно низкой чувствительности находит широкое применение в боеприпасах, к которым не предъявляются повышенные требования к стабильности эксплуатационных свойств и энергетике и мощности взрыва. По этим показателям он значительно уступает гексогену и октогену и для повышения энергетики взрыва боеприпасов в тротил в различных пропорциях вводят добавки более мощных ВВ.
Существенным отличием настоящего изобретения является использование тротила, который обеспечивает повышенные стабильности физических и реологических свойств вариантов композиции, вследствие его способности образовывать эвтектики с вводимыми в состав композиции пластификаторами, обладающих пониженными температурами кристаллизации, узким диапазоном изменения вязкости, повышенной проницаемостью эвтектик в поры между твердыми частицами наполнителей, обеспечивая их заполнение. Следствием введения тротила в состав композиции является повышенная стабильность вязкости, плотности, снижение температур кристаллизации композиции и, как следствие, стабильность параметров ее взрыва и эксплуатационных характеристик боеприпасов.
Пластификатор выбран из группы нитроэфиров одно- или многоатомных спиртов, таких как, например, этилнитрат, пропилнитрат, изобутилнитрат, изопропилнитрат, этиленгликольдинитрат, диэтиленгликольдинитрат, триэтиленгликольдинитрат, бутантриолтринитрат, триметилолэтантринитрат, диглицеринтетранитрат или выбран в виде двух- или трехкомпонентных смесей нитроэфиров одно- или многоатомных спиртов. Помимо склонности к образованию эвтектик с тротилом перечисленные пластификаторы и их сочетания характеризуются повышенной энергетикой взрыва, термодинамической совместимостью с выбранными полимерами. Полимеры, выбранные из группы бутадиеннитрильный или бутадиенметакриловый, или фторкаучук, или фторполимер, или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой, или полиметилметакрилат отличаются низкими температурами стеклования, способностью повышать энергетику взрыва за счет горючих компонентов, входящих в их структуру, хорошей растворимостью в перечисленных пластификаторах.
Отличительной особенностью неорганического окислителя, входящего в состав композиции, такого как перхлорат калия или перхлорат аммония, или нитрат бария, или нитрат аммония, или нитрат гидразина, является повышенное значение окислительно-восстановительного потенциала по отношению к другим компонентам, входящим в состав композиции, а также вследствие наличия дислокации в структуре кристаллической решетки представителей этой группы нитратов и перхлоратов они обеспечивают повышенные уровни реализации энергетического потенциала композиции.
Дополнительно в качестве стабилизатора химической стойкости, композиция может содержать дифениламин в количестве 0,2 до 1,0 мас.% (сверх 100%). Дополнительно в качестве структурообразователей композиция может содержать нитросоединения или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 1,5 мас.% (сверх 100%).
Результаты экспериментов с различными вариантами исполнения композиции (таблица 1) представлены в таблице 2.
| Таблица 1 | ||||||||||||||
| Компоненты | Содержание компонентов в прототипе и вариантах композиции, масс.% | |||||||||||||
| Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| Триэтиленгликоль-динитрат | 25 | 28,8 | 2 | 15 | 7,5 | 5 | 35 | 1 | ||||||
| Изобутилнитрат | 15 | 7,5 | ||||||||||||
| Пропилнитрат или изопропилнитрат | 15 | 5 | ||||||||||||
| Этилнитрат | 15 | |||||||||||||
| Диэтиленгликоль-динитрат | 5 | 7,5 | 5 | |||||||||||
| Бутантриолтринитрат | 8 | 7,5 | ||||||||||||
| Алюминий | 20 | 36 | 23 | 15 | 15 | 15 | 15 | 25 | 22 | 15 | 15 | 15 | 37 | 11 |
| Гексоген флегматизированный или октоген флегматизированный, или их смесь | 25 | 5 | 50 | 20 | 20 | 20 | 22 | 20 | 5 | 20 | 20 | 20 | 3 | 53 |
| Тротил | 30 | 5 | 15 | 15 | 15 | 13 | 15 | 30 | 15 | 15 | 15 | 3 | 32 | |
| Перхлорат калия, или перхлорат аммония, или нитрат бария, или нитрат аммония | 25 | 10 | 30 | 30 | 28 | 30 | 30 | 30 | 25 | 10 | 2,9 | |||
| Нитрат гидразина | 5 | 30 | 5 | 25 |
| Продолжение таблицы 1 | ||||||||||||||
| Компоненты | Содержание компонентов в прототипе и вариантах заявленной композиции, масс.% | |||||||||||||
| Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | |
| Фторполимер, или фторкаучук, или бутадиеннитрильный каучук, или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой, или полиметилметакрилат | 5 | 0,2 | 10 | 5 | 5 | 5 | 7 | 5 | 10 | 5 | 5 | 10 | 12 | 0,1 |
| Структурообразователь: нитрозосоединения или хиноловый эфир, (сверх 100%) | 1,5 | 1,0 | 0,1 | 1,0 | ||||||||||
| Стабилизатор химической стойкости - дифениламин, (сверх 100%) | 0,2 | 0,5 | 1,0 | 0,5 |
| Таблица 2 | |||||||||||||||
| Характеристика | Т°С | Параметры прототипа и вариантов заявленной композиции | |||||||||||||
| Прототип | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | ||
| Вязкость, Пз | 70 | 25100 | 28200 | 78400 | 26300 | 27400 | 20400 | 21300 | 82800 | 76300 | 31600 | 23100 | 22700 | 17500 | 110000 |
| 20 | 34200 | 29100 | 80200 | 28300 | 28300 | 22500 | 23200 | 84900 | 79200 | 32900 | 24900 | 23500 | 20100 | 121000 | |
| -50 | 61300 | 34300 | 82300 | 32800 | 31500 | 24600 | 25800 | 86300 | 81400 | 34300 | 26300 | 25800 | 23200 | 132000 | |
| Плотность, г/см3 | 70 | 1,82 | 1,84 | 1,91 | 1,76 | 1,74 | 1,67 | 1,63 | 1,87 | 1,76 | 1,74 | 1,76 | 1,68 | 1,71 | 1,76 |
| 20 | 1,75 | 1,80 | 1,89 | 1,74 | 1,72 | 1,65 | 1,62 | 1,86 | 1,73 | 1,72 | 1,74 | 1,66 | 1,65 | 1,72 | |
| -50 | 1,68 | 1,79 | 1,87 | 1,71 | 1,70 | 1,63 | 1,60 | 1,82 | 1,72 | 1,71 | 1,70 | 1,63 | 1,61 | 1,63 | |
| Теплота взрыва Ккал/кг | 70 | 1800 | 1900 | 1730 | 1720 | 1740 | 1920 | 1750 | 1780 | 1760 | 1720 | 1780 | 1820 | 1770 | 1560 |
| 20 | 1700 | 1880 | 1680 | 1710 | 1730 | 1910 | 1730 | 1760 | 1740 | 1700 | 1770 | 1800 | 1710 | 1470 | |
| -50 | 1500 | 1870 | 1700 | 1700 | 1720 | 1890 | 1720 | 1750 | 1720 | 1690 | 1760 | 1790 | 1650 | 1400 |
Для определения вязкости при проведении экспериментов использовали консистометр Геплера, теплоту взрыва определяли, используя бомбу Бихеля. Результаты экспериментов, представленные в таблице 2, свидетельствуют о том, что варианты композиции 1-11 характеризуются повышенной по сравнению с прототипом стабильностью показателей плотности, вязкости, теплоты взрыва в диапазоне температур эксплуатации композиций в боеприпасах. За пределами заявленного соотношения компонентов в композиции (варианты 12, 13) наблюдается снижение стабильности характеристик композиций. Вследствие повышенной стабильности эксплуатационных свойств, заявленная композиция представляет значительный интерес для применения в боеприпасах с ужесточенными требованиями к сохранности их эксплуатационных свойств.
1. Взрывчатая композиция многофункционального действия с повышенной стабильностью эксплуатационных свойств, включающая пластификатор - соединение из ряда нитроэфиров одно- или многоатомных алифатических спиртов или различные варианты их смесей, бризантное взрывчатое вещество - флегматизированные гексоген, или октоген, или их смесь, алюминий, неорганический окислитель - перхлорат калия, или перхлорат аммония, или нитрат бария, или нитрат аммония, или нитрат гидразина, полимер - бутадиеннитрильный или бутадиенметакриловый, или фторкаучук, или фторполимер, или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой, или полиметилметакрилат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тротил при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Пластификатор | 2-30 |
| Флегматизированные гексоген, или | |
| октоген, или их смесь | 5-50 |
| Тротил | 5-30 |
| Алюминий | 15-36 |
| Неорганический окислитель | 5-30 |
| Полимер | 0,2-10 |
2. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что она может дополнительно содержать в качестве стабилизатора химический стойкости дифениламин в количестве от 0,2 до 1,0 мас.% (сверх 100%).
3. Взрывчатая композиция многофункционального действия по п.1, отличающаяся тем, что она может дополнительно содержать в качестве структурообразователей нитрозосоединения или хиноловый эфир в количестве от 0,1 до 1,5 мас.% (сверх 100%).
