Флегматизированное взрывчатое вещество и способ его сухой флегматизации

Изобретение относится к технологии флегматизации взрывчатых веществ, предназначенных для изготовления прессованных зарядов для снаряжательной и нефтедобывающей промышленности, в частности зарядов перфораторных кумулятивных и других специальных зарядов, используемых при повышенных температурах эксплуатации. Флегматизированное взрывчатое вещество состоит на основе флегматизатора из высокоплавкого полиэтиленового воска марки ПВ-200 с температурой плавления 103-110°С с добавкой стеарина и пластификатора ДОА (ди-(2-этилгексил)-адипинат). В качестве взрывчатого вещества использован, например, гексоген или октоген.

Способ сухой флегматизации ВВ вибросмешением происходит с нагревом всех компонентов до температуры плавления флегматизатора с последующим охлаждением смеси кристаллов ВВ, покрытых флегматизатором, до температуры 20-60°С. Изобретение позволит исключить из процесса, флегматизации воду и операцию сушки, что значительно упростит процесс, и получить флегматизированное взрывчатое вещество с повышенной термодинамической устойчивостью и улучшенными технологическими характеристиками по насыпной плотности и прессуемости. 2 н. з.,и 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии флегматизации мощных взрывчатых веществ (ВВ), проводимой для снижения их чувствительности к механическим воздействиям, заключающейся в покрытии кристаллов ВВ пластичным или плавким веществом-флегматизатором.

В качестве ВВ в основном используются гексоген и октоген, которые в чистом виде не применяются из-за их высокой чувствительности.

В качестве флегматизаторов используются парафин, церезин и смесь церезина со стеарином, оксизин, а также различные полимеры и другие добавки.

Область применения флегматизированных ВВ: изготовление прессованных зарядов для снаряжательной и нефтедобывающей промышленности, в частности для изготовления зарядов перфораторных кумулятивных и других зарядов, используемых при повышенных температурах эксплуатации.

Известны ВВ на основе гексогена с использованием в качестве флегматизатора: 60% церезина природного, 38,8% стеарина и 1,2% красителя - судана, температура плавления флегматизатора 77-78°С [1]. Гексоген с содержанием 5-6,5% этого флегматизатора под названием А-9-1 получил широкое распространение и применяется в настоящее время.

Основным недостатком ВВ на основе этого флегматизатора является неудовлетворительная термодинамическая устойчивость при длительном хранении и повышенных температурах эксплуатации.

С целью повышения термостойкости [2, с.101] и, соответственно, термодинамической устойчивости [2, с.530] в состав этого флегматизатора ввели высокоплавкий синтетический церезин с температурой плавления 100°С.

Состав флегматизатора: 45% синтетического церезина, 15% природного церезина, 38,8% стеарина и 1,2% красителя - судана. Температура плавления этого флегматизатора 88-94°С [3]. Известны на его основе флегматизированный гексоген А-9-1Т и А-9-ЗТ.

Известны также флегматизированные ВВ на основе оксизина с добавкой красителя [2-с.568]. Использование высокоплавкого оксизина, температура плавления которого 88-97°С, повышает термодинамическую устойчивость флегматизированного им ВВ до уровня ВВ, флегматизированного церезин-стеариновым сплавом с температурой плавления 88-94°С.

Известны ВВ на основе гексогена и октогена, в которых в качестве флегматизатора используется оксизин с температурой плавления 88-97°С и сополимер-полиметилакрилат. Например, октоген, флегматизированный 0,8% оксизина и 1,2% полиметилакрилата с добавлением после флегматизации 0,5% графита, и гексоген, флегматизированный 1% оксизина и 1% полиметилакрилата [4] - прототип.

В указанных ВВ термодинамическая устойчивость повышается за счет уменьшения плавкой части флегматизатора оксизина до 1-1,2%. При этом несколько снижаются технологические свойства ВВ по пластичности и прессуемости.

Процессы флегматизации проводят водоэмульсионными или сухими (безводными) способами [2, c.568].

Водоэмульсионные способы основаны на смешении водной суспензии ВВ с водной эмульсией компонентов флегматизатора с последующим охлаждением и отделением фильтрацией флегматизированного ВВ, его промывке холодной водой с последующей сушкой горячим воздухом.

В случае флегматизации ВВ оксизином и полиметилакрилатом ее проводят в два этапа. В перемешиваемую водную суспензию ВВ с температурой 95-98°С заливают сначала эмульсию оксизина, перемешиваемую массу охлаждают до температуры 65°С, затем заливают эмульсию полиметилакрилата (акриловую эмульсию).

Все водоэмульсионные способы флегматизации обладают главным общим недостатком, заключающимся в использовании большого количества воды, требующей очистки. Производства весьма громоздки с аппаратами большого объема, с большой загрузкой ВВ, процессы энергоемки, особенно процесс сушки.

Следует также отметить несколько пониженную плотность получаемых водным способом флегматизированных ВВ из-за пористости вследствие испарения влаги при сушке.

Кроме того, существующие водоэмульсионные способы флегматизации распространяются на флегматизаторы с температурой плавления меньше 100°С, т.е. меньше температуры кипения воды, что является одним из главных недостатков этих способов и препятствует применению более высокоплавких флегматизаторов.

Сухие способы основаны на процессах флегматизации без использования воды и растворителей. В основном они проводятся путем смешения ВВ с расплавленным флегматизатором с последующим охлаждением покрытых расплавленным флегматизатором кристаллов ВВ до температуры окружающей среды.

При этом основная проблема заключается в исключении слипания покрытых расплавленным флегматизатором кристаллов ВВ до завершения процессов затвердевания и охлаждения.

Известны способы сухой флегматизации путем создания в зоне флегматизации кипящего слоя или так называемого псевдоожиженного состояния [5].

В кипящем слое кристаллы ВВ движутся хаотично относительно друг друга, что препятствует их слипанию при покрытии флегматизатором и последующем охлаждении.

Наиболее близким к заявляемому является способ флегматизации в установке с кипящим слоем, в котором покрытие кристаллов ВВ производят расплавом флегматизатора, поступающим через сопло в кипящий слой [6].

Однако известные способы на основе кипящего слоя весьма сложны и трудноосуществимы по ряду причин, таких как неравномерность покрытия кристаллов, неравномерность компонентного состава и возможность потерь мелких фракций ВВ и части флегматизатора, уносимых из кипящего слоя.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка флегматизированного ВВ на основе способа сухой флегматизации, позволяющего использовать более высокоплавкий флегматизатор и получить ВВ с повышенной термодинамической устойчивостью и улучшенными технологическими характеристиками по насыпной плотности и прессуемости.

Технический результат достигается тем, что в качестве флегматизатора используют полиэтиленовый воск ПВ-200 с температурой плавления 103-110°C в смеси со стеарином в количестве 2,0-4,0 масс.% при соотношении полиэтиленового воска ПВ-200 и стеарина 70 на 30.

Для улучшения качества покрытия кристаллов ВВ предлагаемым флегматизатором добавляют пластификатор ДОА (ди-(2-этилгексил)-адипинат) в количестве 0,5-1,0 масс.% при соотношении пластификатора и флегматизатора от 1:3 до 1:6, а взрывчатое вещество берут в количестве 97,5-95 масс.%.

Воск полиэтиленовый ТУ 6-05-1516-77 - чешуйки неправильной формы белого цвета с сероватым оттенком; вязкость расплава при 140°C - 180-300 сПз; температура каплеобразования не менее 103°C.

Кислота стеариновая (стеарин) ГОСТ 6484-96 (марки Т-3, Т-10, Т-18) - хлопья, порошок белого цвета, йодное число не более 3, 10, 18 г I₂/100 г соответственно; температура застывания не ниже 65,0; 59,0; 58,0°C соответственно.

Технический результат разработанного способа сухой флегматизации ВВ достигается за счет ее проведения в кипящем слое, создаваемом в вибросмесителе, совершающем круговые колебания с амплитудой 1,8-3,0 мм и частотой 20-40 Гц.

Смешение всех компонентов в замкнутом объеме вибросмесителя позволяет получить равномерный компонентный состав флегматизированного ВВ.

Процесс сухой флегматизации проходит в три этапа.

На первом этапе при нагреве до температуры плавления флегматизатора (сухое смешение) кристаллы ВВ покрываются пленкой жидкого пластификатора ДОА.

На втором этапе при температуре 110-120°C кристаллы ВВ покрываются расплавленным флегматизатором - полиэтиленовым воском марки ПВ-200 со стеарином марки Т-3, или Т-10, или Т-18.

Третий этап - смешение с охлаждением кристаллов, покрытых флегматизатором, до температуры затвердения флегматизатора и далее до температуры 20-60°C.

В таблице приведены примеры исполнения опытных составов флегматизированного гексогена по предлагаемому техническому решению (опытные составы 2-10) и прототипу (состав 1) и их характеристики.

Проверены опытные составы с пределами суммарного содержания флегматизатора и ДОА от 1,5 до 5,0%.

Как видно из данных таблицы, флегматизированный гексоген по заявляемому техническому решению (опытные составы 2-10) имеет лучшие характеристики по сравнению с прототипом.

Флегматизация гексогена полиэтиленовым воском и стеарином (опытные составы 2, 3) увеличивает его насыпную плотность и прессуемость при некотором уменьшении качества покрытия кристаллов по сравнению с прототипом.

При добавлении ДОА (опытные составы 4-10) улучшается полнота покрытия кристаллов ВВ флегматизатором, снижается чувствительность и улучшается прессуемость как по сравнению с прототипом, так и по сравнению с опытными составами 2-3 без добавки ДОА.

Лучшие результаты по насыпной плотности и прессуемости и уменьшению чувствительности получены у опытных составов 6-10 при соотношении ДОА и флегматизатора от 1:3 до 1:6.

Наиболее технологичными в части уменьшения чувствительности, улучшения покрытия кристаллов ВВ флегматизатором, увеличения насыпной плотности и прессуемости являются опытные составы 8-10.

Рецептура опытных составов 8-10 с пределами содержания ДОА и флегматизатора от 2,5 до 5,0% при их соотношении от 1:3 до 1:6 является оптимальной.

Увеличение количества флегматизатора и ДОА более 5% становится малоэффективным в части дальнейшего снижения чувствительности при постепенном уменьшении плотности прессования, а снижение - менее 2,5% приводит к увеличению чувствительности и уменьшению насыпной плотности и прессуемости.

Аналогичные результаты получены на опытных составах с октогеном.

Опытные составы выдержали испытания на термостойкость при 150°С в течение 2 часов и испытания на эффективность действия в зарядах перфораторных кумулятивных по ТУ 529 892 04-2001.

Таким образом, разработано термодинамически устойчивое флегматизированное ВВ на основе флегматизатора из высокоплавкого полиэтиленового воска марки ПВ-200 с температурой плавления более 103°С, стеарина и пластификатора ДОА и способ сухой флегматизации вибросмешением.

Источники информации

1. Переверзев А.Е. Технология снаряжения боеприпасов.- М.: Дом техники, 1960-с.213.

2. Краткий энциклопедический словарь. Энергетические конденсированные системы. - М.: Янус-к, 1999, - с.101, - с.530, -с.568.

3. Комиссаров A.M. Наполнение боеприпасов методом заливки. -М.: Дом техники, .

4. LLNL Explosive Handbook. Properties of Chemical Explosives and Explosiv Simplants/Dobratz B.M., Livermore, California, 1981.

5. Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения. - М.: Химия, 1967 г.

6. Способ нанесения покрытий на кристаллы мощных взрывчатых веществ. Заявка ЕР №0 152 280, МКИ 4 С06В 21/00, опубл. 85.08.21.

1. Флегматизированное взрывчатое вещество, включающее взрывчатое вещество и флегматизатор, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пластификатор ДОА (ди-(2-этилгексил)-адипинат), причем соотношение пластификатора с флегматизатором составляет от 1:3 до 1:6, а флегматизатор состоит из 70% полиэтиленового воска марки ПВ-200 и 30% стеарина марки Т-3, или Т-10, или Т-18 при следующем соотношении компонентов, масс.%:

взрывчатое вещество	97,5-95,0
флегматизатор	2,0-4,0
пластификатор	0,5-1,0

2. Способ сухой флегматизации взрывчатого вещества, заключающийся в создании кипящего слоя взрывчатого вещества с подачей в него расплавленного флегматизатора, отличающийся тем, что флегматизацию осуществляют вибросмешением при нагреве одновременно всех загруженных компонентов: взрывчатого вещества, ДОА, флегматизатора, взятых в соотношении согласно п.1, до расплавления флегматизатора с последующим охлаждением флегматизированного взрывчатого вещества до температуры 20-60°C.

3. Способ сухой флегматизации взрывчатого вещества по п.2, отличающийся тем, что кипящий слой образуют в вибросмесителе, совершающем круговые колебания с амплитудой от 1,8 до 3,0 мм и частотой от 20 до 40 Гц.