Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем и способ ее получения

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив и т.п. Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем содержит в качестве горючего додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ и в качестве кислородного окислителя перхлорат хитозана C₆O₄H₉NH₃ClO₄ и дополнительно содержит ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)₃. Композицию получают смешением влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, водного геля перхлората хитозана и УПТФЭ в виде этанольной дисперсии в соответствующем количестве до однородного геля, при этом оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3. Изобретение обеспечивает получение гомогенных борфторсодержащих энергоемких композиций, отличающихся полнотой сгорания и перспективных для использования их в качестве высококалорийных компонентов ЭКС. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 пр.

 

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив и т.п.

Известно использование бора и его соединений в качестве энергоемких добавок в ЭКС. Например, смесь бора, порошкообразного бериллия, лития или декаборана предложена в качестве высокоэффективного горючего. Запатентованы композиции на основе декаборана, алкилдекаборана, а также твердые продукты, получающиеся из декаборана и дихлорэтана с AlCl₃ или декаборана и ацетиленовых углеводородов в композиции с различными окислителями в качестве ракетного топлива (Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969. 488 С.).

Недостатком использования в ЭКС бора, получаемого по существующей технологии, является высокое содержание в качестве примеси магния (до 20%), что резко понижает его калорийность.

Недостатком использования в ЭКС декаборана является высокая химическая активность, летучесть при комнатной температуре, а также токсичность.

Большей химической и термической устойчивостью, а также нетоксичностью обладают полиэдрические боргидридные анионы. Запатентовано использование солей NH₄B₁₁H₁₄ [Пат. США №3795491, опубл. 05.03.1974 г.); (NR₁NR₂)₂B₁₀H₁₀ (R₁, R₂-алифатический радикал или Н) (Пат. США №3126305, опубл. 24.03.1964 г.] в качестве добавок в ракетные топлива. Декагидро-клозо-декаборат цезия Cs₂B₁₀H₁₀ в смеси с окислителями образует высокоэнергетические горючие составы [Пат. США №3149010, опубл. 15.09.1964 г.]. Декагидро-клозо-декаборат гуанидиния и его производные предложено использовать в воспламеняющихся и пиротехнических составах [Пат. США №4108679, опубл. 22.08.1978 г.; пат. США №4130585, опубл. 19.12.1978 г.]. Для запальных и пиротехнических устройств известно использование двойных солей Cs₂B₁₀H₁₀×CsNO₃ [Пат. США №3107613, опубл. 22.10.1963 г.] и Cs₂B₁₂H₁₂×CsNO₃ [Пат. США №3184286, опубл. 18.05.1965 г.]. Представляет интерес введение в качестве энергоемкого компонента в ЭКС додекагидро-клозо-додекаборат хитозания (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ [Пат. РФ №2158221, опубл. 27.10.2000 г.].

Недостатком бора и его соединений в качестве энергоемких горючих в целом является образование в продуктах сгорания оксида бора, который может наплавляться на стенки сопла ракетного двигателя, что приводит к его забиванию и выводу из строя.

Этот недостаток устраним при использовании в качестве окислителей фтора и фторсодержащих соединений, например дифторида кислорода, дифторида азота, трифторида хлора, пентафторида хлора, триоксофторида хлора [Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969 г.. 488 С.]. В этом случае в качестве продуктов окисления образуются летучие трифторид BF₃ или оксофторид бора (BOF)₃. Хотя теплота образования оксофторида бора (BOF)₃ (3,15 ккал/г) имеет промежуточное значение между теплотами образования оксида бора B₂O₃ (3,02 ккал/г) и трифторида бора BF₃ (3,98 ккал/г), он термически более стабилен, чем каждое из указанных соединений. Кроме того (BOF)₃ не диссоциирует при высоких температурах, что положительно отражается на удельном импульсе.

Недостатком вышеперечисленных фтор-окислителей является их высокая химическая активность и невозможность их использования в ЭКС, т.к. это газообразные или жидкие вещества.

Известны энергоемкие металл-фторполимерные композиции. В качестве окислителя в них используется политетрафторэтилен (ПТФЭ) в виде порошка фторопласта-4, химической формулы отличающийся высокой устойчивостью. Молекулярная масса этого полимера составляет 140000-500000, которой соответствует среднее значение n=3200. В качестве горючего в этих смесях применяют порошки таких активных металлов, как алюминий, магний, титан, цирконий [Лемперт Д.Б., Нечипоренко Г.Н., Согласнова С.И. Влияние добавок алюминия на величину удельного импульса фторсодержащих композиций смесевых твердых ракетных топлив // Материалы IV Всероссийской конференции «Энергетические конденсированные системы». Черноголовка. 2006 г. С. 61].

Данные композиты получают механохимически методом совместного помола компонентов в шаровой мельнице, в результате чего идет измельчение частиц ПТФЭ, взятого в виде порошка фторопласта-4. Этот подход позволяет получить активные смеси с тонким распределением горючего и окислителя.

Недостатком ПТФЭ в виде фторопласта-4 является крупноразмерность его частиц (160-200 мкм), которые химически малоактивны без предварительного измельчения. Другим недостатком таких композиций является относительно низкая теплота сгорания заявленных металлов до фторидов: AlF₃ - 3,41, MgF₂ - 2,84, ZrF₄ - 2,39 ккал/г или оксофторида алюминия AlOF - 2,25 ккал/г [Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969 г. 488 С.]. Кроме того, AlF₃ и MgF₂ образуют твердые отложения на стенках ракетного двигателя, что ухудшает его работу.

Недостатком способа получения таких композиций является опасность их взрывного разложения в результате резкого подъема температуры в ходе их механохимической обработки. Для устранения этого в смеси добавляют инертные растворители, последующее удаление которых усложняет способ [Материалы IV Всероссийской конф. «Энергетические конденсированные системы». Черноголовка. 2006. С. 61].

Известны композиции на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ), получаемого путем частичной термодеструкции фторопласта-4 при 490-510°C в среде газообразных продуктов термодеструкции [Пат. РФ №1775419, опубл. 15.11.1992 г.], частицы которого имеют сферическую форму размером 0,1-1,0 мкм. УПТФЭ обладает всеми химическими свойствами политетрафторэтилена. Средняя молекулярная масса УПТФЭ составляет 3200 а.е.м., что соответствует структурной формуле (C₂F₄)₃₂. В качестве горючего в них используются интеркалированные соединения оксида графита (ОГ) с додекагидро-клозо-додекаборатной кислотой H₂B₁₂H₁₂ с получением композиции состава ОГ×H₂B₁₂H₁₂ - УПТФЭ [Пат. РФ №2479560, опубл. 20.04.2013 г.].

Данные композиции получают смешением водного геля оксида графита с УПТФЭ под действием высокоскоростной мешалки или ультразвуковой обработки, исключающей перегрев смеси и ее взрывное разложение. Далее в гомогенные смеси УПТФЭ с оксидом графита добавляют додекагидро-клозо-додекаборатную кислоту с образованием интеркалированных соединений оксида графита, которые одновременно играют роль полимерного связующего. В результате последующей сушки композиции могут быть получены в твердом виде (порошки, пленки, пластины, гранулы различной формы и размеров).

Преимуществом УПТФЭ в качестве окислителя по сравнению с ПТФЭ, взятого в виде фторопласта-4 (размер частиц 160-200 мкм), является ультрадисперсность его частиц (0,1-1,0 мкм), что не требует их предварительного измельчения и активации. Не менее важным преимуществом таких композиций является летучесть фтористых соединений бора, которые выделяются в результате химического взаимодействия додекагидро-клозо-додекаборатной кислоты H₂B₁₂H₁₂, входящей в состав интеркалированного соединения с (C₂F₄)₃₂, что обеспечивает чистоту сопла ракетного двигателя.

К существенному недостатку данного способа можно отнести то, что для получения однородных дисперсий УПТФЭ в геле оксида графита проводят высокоэнергетическое воздействие на смеси. Вследствие этого происходит постепенная активация частиц УПТФЭ за счет появления в структуре полимера дислокаций, вакансий, сдвигов и других дефектов. В итоге частички УПТФЭ становятся гидрофильными, переходя с поверхности в объем водного геля оксида графита.

Еще одним недостатком таких композиций является сложность получения исходной H₂B₁₂H₁₂ и ее дороговизна. По разработанным к настоящему времени способам ее получения [Кузнецов Н.Т., Солнцев К.А., Агафонов А.В. Некоторые закономерности синтеза клозо-гидроборатов // Координ. хим. 1979 г.. Т. 5, №9. С. 1297-1298], на первой стадии идет высокотемпературный синтез ее солей, как правило, натриевой Na₂B₁₂H₁₂. После обработки реакционного продукта водой хорошо растворимый додекагидро-клозо-додекаборат натрия Na₂B₁₂H₁₂ переходит в водный раствор, из которого его осаждают в виде додекагидро-клозо-додекабората цезия Cs₂B₁₂H₁₂ [Кузнецов Н.Т., Солнцев К.А., Куликова Л.Н. О синтезе чистых солей с анионом B₁₂H₁₂^2- // Координ. хим. 1976 г. Т. 2, №11. С. 1574-1575], который подвергают многократной перекристаллизации с целью очистки его от примесей. Наконец, пропусканием раствора Cs₂B₁₂H₁₂ через катионитную смолу КУ-2 его переводят в кислоту Н₂В₁₂Н₁₂. Особенностью катионообменного процесса является необходимость работать с разбавленными растворами. В результате на выходе получают кислоту концентрацией не более 5 масс. %. Естественно это приводит к низкой концентрации синтезируемых с ее участием композиций и, как следствие, к дополнительным энергозатратам при длительной сушке таких композиций.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются энергоемкие композиции, в которых в качестве горючего используют додекагидро-клозо-додекаборат хитозана в сочетании с окислителем перхлоратом хитозана состава (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂-C₆O₄H₉NH₃ClO₄ [Пат. РФ №2315774, опубл. 27.01.2008, Бюл. №3].

Указанные составы получают добавлением в вязкий раствор перхлората хитозана C₆O₄H₉NH₃ClO₄ додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ в виде тонкодисперсного порошка (или свежеполученного сметанообразного раствора, или влажного пастообразного продукта) с последующим совместным концентрированием полученной смеси. В процессе концентрирования вязкость раствора перхлората хитозана еще больше увеличивается, в результате чего формируется композиция с равномерным распределением окислителя и горючего. После сушки при 110°C получают однородный твердый полимерный состав. Равномерное распределение солей в этих составах достигается не только за счет высокой вязкости образующегося раствора, но и благодаря тому, что B₁₂H₁₂^2--анионы являются электронно-дефицитными системами в отличие от ClO₄^--анионов, содержащих в своей структуре большое число донорных атомов кислорода, имеющих неподеленные пары электронов. Поэтому при испарении воды идет сближение олигомеров солей за счет донорно-акцепторного взаимодействия

B₁₂H₁₂^2- и ClO₄^--анионов, что подтверждается смещением характеристических полос валентных колебаний исходных анионов по сравнению с индивидуальными соединениями. В результате образуется однородный с равномерным распределением окислителя и горючего твердый полимерный состав.

Преимуществом таких композитов является использование в качестве горючего додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂. Он более прост в получении по сравнению с H₂B₁₂H₁₂. Благодаря нерастворимости (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ в воде в отличие от хорошо растворимых солей хитозана с побочными анионами, присутствующими в реакционном продукте, делается возможным его селективное выделение из сложных водно-солевых растворов на первой стадии [Салдин В.И., Суховей В.В., Игнатьева Л.Н., Слободюк А.Б., Бузник В.М., Михайлова Ю.М. Извлечение додекагидро-клозо-додекаборатного аниона из водных растворов с помощью хитозана // Химическая технология. 2009 г. Т. 10. №4. С. 193-197], а не в конце многостадийной и длительной цепочки химических превращений, как в случае с H₂B₁₂H₁₂. При этом (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ получают очень чистым и в концентрированном виде.

Недостатком композиций, полученных по способу-прототипу, является неполнота сгорания додекагидро-клозо-додекабората хитозана. Происходит это из-за того, что, как уже отмечалось, при горении бора и его соединений на воздухе на поверхности горящих частиц идет образование защитного расплава кислородных соединений бора.

Задачей изобретения является повышение полноты сгорания композиции на основе додекагидро-клозо-додекаборат хитозана - перхлорат хитозана.

Поставленная задача решается созданием тройных композиций додекагидро-клозо-додекаборат хитозана - перхлорат хитозана - ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) путем совместного концентрирования ее составляющих, при этом УПТФЭ берут в виде этанольной дисперсии в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)₃, оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

Использование этанольной дисперсии УПТФЭ существенно упрощает способ ее получения за счет отказа от трудоемкого процесса гидрофилизации порошка УПТФЭ под действием ультразвука или высокоскоростного перемешивания, который используется для получения борфторсодержащей композиции ОГ×H₂B₁₂H₁₂ - УПТФЭ.

Сущность предлагаемого изобретения заключается во введении УПТФЭ в качестве фтор-окислителя в виде этанольной дисперсии в композицию (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄. Патентный поиск показал, что тройные композиции (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - УПТФЭ к настоящему времени не известны, их получение и свойства не описаны. В результате проведенных исследований разработан состав композиций, способ их получения, описаны физико-химические свойства с помощью химического, рентгенофазового анализов, ИК-спектроскопии, термогравиметрии.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в технологически простом способе получения гомогенных борфторсодержащих композиций, отличающихся полнотой сгорания и перспективных для использования их в качестве высококалорийных компонентов ЭКС.

При разработке составов заявляемых композиций принимали во внимание то, что содержание УПТФЭ в них должно обеспечивать выделение бора в виде летучего оксофторида бора (BOF)₃ согласно схеме:

(C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂×C₆O₄H₉NH₃ClO₄+3(C₂F₄)₃₂+O₂→4(BOF)₃↑

Соотношение перхлората хитозана и додекагидро-клозо-додекабората хитозана в заявляемых композициях не является определяющим фактором, поскольку не влияет на полноту окисления бора до (BOF)₃. На это влияет содержание УПТФЭ. Однако при увеличении количества перхлората хитозана больше 1 моля на 1 моль додекагидро-клозо-додекабората хитозана уменьшается удельная энергоемкость композиции, т.к. падает доля горючего.

Тройные композиции (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - УДПТФЭ получают смешением водного геля перхлората хитозана со свежеосажденным додекагидро-клозо-додекаборатом хитозана, после чего в полученную смесь вводят дисперсию УПТФЭ в этиловом спирте, затем полученную гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянной массы. В результате сушки этой смеси при 105°C получают композицию в виде твердого продукта. В этанольной дисперсии УПТФЭ, которую используют в заявляемом изобретении, частички (C₂F₄)₃₂ полностью смочены спиртом и находятся в объеме раствора. Однако было неизвестно, как поведет себя смесь этанольной дисперсии УПТФЭ с водными гелями додекагидро-клозо-додекабората и перхлората хитозана. Лабораторные исследования показали, что при этом не происходит коагуляции, расслаивания смесей или проявления гидрофобных свойств частичек УПТФЭ, а также выход их из объема раствора и скопление на его поверхности, т.е. разрушения композиции. Наоборот, предложенный технологический способ позволяет получить устойчивые гомогенные гелеобразные композиции. Вдобавок к этому, благодаря повышенной вязкости перхлората хитозана, не происходит оседания частиц УПТФЭ и додекагидро-клозо-додекабората хитозана в процессе сушки, что обеспечивает гомогенность получаемых твердых композиций.

В качестве исходного хитозана, из которого получали его соли, использовали продукт производства ООО «Биополимеры» (г. Партизанск, Приморский край) по ТУ 9283-174-200472012-03 со степенью дезацетилирования 75,0%, имеющий следующий элементный состав, масс. %: С - 45,5; Н - 6,8; N - 8,1; О - 39,6. Это соответствует брутто-формуле C_6,5O_4,25H_9,5NH₂ и его относительной молекулярной массе 171,7 а.е.м. Исходя из этого молекулярный вес додекагидро-клозо-додекабората хитозана (С_6,5О_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂ составляет 487,26 а.е.м., а перхлората хитозана C_6,5O_4,25H_9,5NH₃ClO₄ равен 272,16 а.е.м. Эти значения использованы для расчета составов композиций.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 2,6114 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,4970 г (1,02 ммоль) (C_6,5O_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 5,5220 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2776 г (1,02 ммоль) С_6,5O_4,25Н_9.5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,2818 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3061 г (3,03 ммоль) (C₂F₄)₃₂. В результате получают композицию с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,0753 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 2. 2,6879 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5116 г (1,05 ммоль) (С_6,5O_4,25Н_9,5H₃)₂В₁₂Н₁₂, смешивают с 11,3690 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5715 г (2,10 ммоль) C_6,5O_4,25H_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,3485 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3151 г (3,15 ммоль) (C₂F₄)₃₂. В результате получают композицию с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - 2,0 C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,3884 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,3%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 3. 2,6113 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,4970 г (1,02 ммоль) (C_6,5O_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 16,5662 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,8328 г (3,06 ммоль) С_6,5O_4,25Н_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,2814 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3061 г (3,06 ммоль) (C₂F₄)₃₂. В результате получают композицию с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - 3,0 C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,6261 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 4. 2,6865 г влажного свежеосажденного додека-гидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5113 г (1,05 ммоль) (C_6,5O_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 5,7160 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2858 г (1,05 ммоль) С_6,5O_4,25Н_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,2765 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3054 г (3,04 ммоль) (C₂F₄)₃₂, что соответствует композиции с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 2,9 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 2,9). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,0959 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием незначительного твердого остатка темного цвета. По данным ренгенофазового анализа он представляет смесь борной кислоты и сажи. Присутствие в ИК-спектрах полосы при 2490 см^-1 говорит о наличии в остатке недоокисленного додекагидро-клозо-додекаборатного аниона.

Пример 5. 2,7137 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5165 г (1,06 ммоль) (C_6,5O_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 11,4773 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5770 г (2,12 ммоль) C_6,5O_4,25H_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,2143 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,2971 г (2,97 ммоль) (C₂F₄)₃₂, что соответствует композиции с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - 2,0 C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 2,8 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 2,8). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,3836 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием незначительного твердого остатка темного цвета. По данным ренгенофазового анализа он представляет смесь борной кислоты и сажи. Присутствие в ИК-спектрах полосы при 2490 см^-1 говорит о наличии в остатке недоокисленного додекагидро-клозо-додекаборатного аниона.

Пример 6. 2,7654 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5263 г (1,08 ммоль) (C_6,5O_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 5,8800 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2940 г (1,08 ммоль) C_6,5O_4,25H_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,4978 г этанольной дисперсии, содержащей 0,3351 г (3,35 ммоль) (C₂F₄)₃₂, что соответствует композиции с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 3,1 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3,1). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,1496 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании композиции она энергично сгорает с образованием белого облачка газообразного продукта. По данным рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии продуктом его конденсации является УПТФЭ.

Пример 7. 2,8161 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5360 г (1,10 ммоль) (C_6,50_4,25H_9,5NH₃)₂B₁₂H₁₂, смешивают с 11,9104 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5988 г (2,20 ммоль) C_6,5O_4,25H_9,5NH₃ClO₄, и добавляют в полученную смесь 2,5423 г этанольной дисперсии, содержащей 0,3411 г (3,41 ммоль) (C₂F₄)₃₂, что соответствует композиции с мольным отношением (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ - 2,0 C₆O₄H₉NH₃ClO₄ - 3,1 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3,1). Гелеобразный композит сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,4670 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании композиции она энергично сгорает с образованием белого облачка газообразного продукта. По данным рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии продуктом его конденсации является УПТФЭ.

Из примеров следует, что:

1) оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к перхлорату хитозана и УПТФЭ составляет 1:1:3 (пример 1). Увеличение соотношения перхлората хитозана к додекагидро-клозо-додекаборату хитозана в композиции не влияет на полноту сгорания додекагидро-клозо-додекабората (примеры 2 и 3), а только снижает удельную энергоемкость композиции, т.к. доля горючего уменьшается;

2) при недостатке УПТФЭ в композиции (примеры 4, 5) ее сгорание происходит с образованием твердого остатка недогоревшего боргидридного компонента - додекагидро-клозо-додекабората хитозана;

3) при избыточном содержании УПТФЭ (пример 6, 7) фторполимер, не вступивший в реакцию с боргидридным компонентом додекагидро-клозо-додекаборатом хитозана, выделяется в виде белого облачка, что приводит к нерациональному использованию достаточно дорогого УПТФЭ.

1. Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем, содержащая в качестве горючего додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ и в качестве кислородного окислителя перхлорат хитозана C₆O₄H₉NH₃ClO₄, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)₃.

2. Борфторсодержащая энергоемкая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

3. Способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции для энергетических конденсированных систем, включающий смешение горючего додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ и кислородного окислителя - водного геля перхлората хитозана C₆O₄H₉NH₃ClO₄, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят фтор-окислитель ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в виде этанольной дисперсии в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)₃ с последующей сушкой полученной смеси до постоянной массы.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C₆O₄H₉NH₃)₂B₁₂H₁₂ берут в виде влажного свежеосажденного продукта.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сушку смеси ведут при температуре 105°С.