Воспламенительный состав
Владельцы патента RU 2627409:
Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") (RU)
Изобретение относится к воспламенительным составам, применяемым для воспламенения термостойких смесей. Воспламенительный состав содержит в качестве связующего поливинилбутираль, окислителя - перхлорат аммония, металлического горючего - алюминий или алюминиево-магниевый сплав ПАМ-3, а также пластификатор - дибутилфталат, технологические добавки - углерод технический, парафин, олеиновую кислоту, стеарат цинка. Состав обеспечивает улучшенные характеристики, а именно большую силу, температуру горения и теплоту сгорания. 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к воспламенительным составам, применяемым для воспламенения термостойких смесей.
Известны ударные воспламенительные составы [1, 2], содержащие диазодинитрофенол, калиевую соль азидодинитрофенола, тетразен, керамику и динитробензофуроксинат калия, одноосновный стифнат калия, тетразен, инертный сенсибилизатор. Составы в силу своего назначения имеют высокую чувствительность к удару и недостаточную термическую стабильность.
Также известны составы: термостойкий воспламенительный состав, содержащий горючее - кремний, окислители - свинцовый сурик и хромат свинца, связующее - кремний-органический лак [3] и термостойкий воспламенительный состав, содержащий роданид свинца, перхлорат калия и хромат свинца [4]. Основным недостатком составов является наличие в рецептурах производных свинца, которые являются очень токсичными соединениями.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является термостойкий пиротехнический состав [5], принятый за прототип, содержащий связующее - смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой (15-30 мас. %) и окислитель - перхлорат калия (70-85 мас. %).
Недостатки прототипа:
- низкая сила состава (317,2-535,7 кДж/кг);
- низкая температура горения (менее 3000 K);
- низкая теплота сгорания (1263,9-2549,5 кДж/кг).
Задачей изобретения является разработка воспламенительного состава с большей силой, температурой горения (более 3000 K) и теплотой сгорания для обеспечения надежного воспламенения термостойких смесей с температурой вспышки, равной 1500°С.
Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что воспламенительный состав, содержащий связующее и окислитель, отличается тем, что содержит в качестве связующего поливинилбутираль, окислителя - перхлорат аммония, металлического горючего - алюминий или алюминиево-магниевый сплав ПАМ-3, а также пластификатор - дибутилфталат, технологические добавки - углерод технический, парафин, олеиновую кислоту, стеарат цинка в следующем соотношении компонентов, мас. %:
| поливинилбутираль | 14,5-15,5 |
| алюминий или алюминиево-магниевый сплав ПАМ-3 | 6,5-5,5 |
| дибутилфталат | 4,2-4,8 |
| парафин | 0,8-1,2 |
| олеиновая кислота | 0,8-1,2 |
| углерод технический | 0,4-0,2 |
| перхлорат аммония | 72,8-71,6 |
| стеарат цинка (сверх 100%) | 0,4-0,6 |
При увеличении содержания связующего выше 15,5 мас. % заметно снижаются значения рабочих характеристик воспламенительного состава. Увеличение содержания окислителя в составе выше 72,8 мас. % приведет к увеличению энергетических характеристик состава, однако при этом снижается содержание связующего (менее 14,5 мас. %) и, следовательно, ухудшаются прочностные свойства состава. При содержании окислителя в составе менее 71,6 мас. % уменьшается кислородный коэффициент α, заметно снижаются значения рабочих характеристик состава и содержание продуктов полного сгорания. Металлическое горючее обеспечивает увеличение температуры горения (более 3000 K) и повышение зажигательной способности состава. При содержании металлического горючего менее 5,5 мас. % наблюдается снижение температуры горения, соответственно, содержание металлического горючего более 6,5 мас. % приводит к увеличению рабочих характеристик. Однако такой состав трудно и опасно перерабатывать в связи с высокой вязкостью массы и большим внешним трением с металлическими стенками аппаратов. Дибутилфталат обеспечивает технологичность переработки массы и механическую прочность состава. Содержание дибутилфталата в составе менее 4,2 мас. % приведет к ухудшению прочностных свойств воспламенительного состава. Технологические добавки снижают внешнее трение при процессе проходного прессования, снижение их количества менее 2,2 мас. % повышает опасность фазы прессования. Характеристики прототипа, предлагаемого состава и состава за пределами граничных условий приведены в таблице.
Из таблицы видно, что предлагаемый состав (обр. 1, 2, 3) по сравнению с прототипом позволяет увеличить рабочие характеристики: силу примерно в 2,5 раза, температуру горения с 1120,4-2919,4 K до 3002-3100 K, теплоту сгорания примерно в 2,8 раза.
При снижении содержания окислителя (менее 71,6 мас. %), металлического горючего (менее 5,5 мас. %) и увеличении содержания связующего (более 15,5 мас. %) и технологических добавок (более 3,4 мас. %) снижаются значения рабочих характеристик воспламенительного состава (обр. 5). Увеличение содержания окислителя (более 72,8 мас. %), металлического горючего (более 6,5 мас. %) и снижение содержания связующего (менее 14,5 мас. %), технологических добавок (менее 2,2 мас. %) приводит к увеличению силы, температуры горения и теплоты сгорания (обр. 4). Однако технология такого состава является очень опасной и трудоемкой, кроме того, готовое изделие не обеспечивает достаточные прочностные свойства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент RU 2086523 от 10.08.1997 «Пиротехнический ударный воспламенительный состав для патронов стрелкового оружия», С06В 35, С06В 25/04.
2. Патент RU 2144523 от 20.01.2000 «Пиротехнический ударный воспламенительный состав для патронов кольцевого воспламенения», С06В 35, С06В 25/06.
3. Патент RU 2202528 от 20.04.2003 «Состав воспламенительный термостойкий», С06В 33/12, С06В 33/06, С06В 29/02.
4. Патент RU 2238257 от 20.10.2004 «Состав воспламенительный термостойкий», С06В 33/12, С06С 9/00.
5. Патент RU 2261852 от 10.10.2005 «Термостойкий пиротехнический состав», С06В 29/02, С06В 45/10.
Воспламенительный состав, содержащий связующее и окислитель, отличающийся тем, что содержит в качестве связующего поливинилбутираль, окислителя - перхлорат аммония, металлического горючего - алюминий или алюминиево-магниевый сплав ПАМ-3, а также пластификатор - дибутилфталат, технологические добавки - углерод технический, парафин, олеиновую кислоту, стеарат цинка в следующем соотношении компонентов, мас.%:
| поливинилбутираль | 14,5-15,5 |
| алюминий или алюминиево-магниевый | |
| сплав ПАМ-3 | 6,5-5,5 |
| дибутилфталат | 4,2-4,8 |
| парафин | 0,8-1,2 |
| олеиновая кислота | 0,8-1,2 |
| углерод технический | 0,4-0,2 |
| перхлорат аммония | 72,8-71,6 |
| стеарат цинка (сверх 100%) | 0,4-0,6 |
