Способ изготовления взрывчатого наноструктурированного материала

Способ изготовления наноструктурированного взрывчатого материала включает помещение навески порошкообразного взрывчатого вещества (ВВ) из группы индивидуальных азотсодержащих органических ВВ, имеющих упругость паров не ниже 10-5 Па, в тигель с крышкой, имеющей коническую внутреннюю полость, в центре которой выполнено осевое сквозное отверстие, возгонку навески ВВ при температуре 80-180°С и вакууме и осаждение сублимированного ВВ на подложку при остаточном давлении (10-3-10-2) Па в виде слоя из поликристаллических частиц. По направлению движения потока возгоняемых частиц ВВ на подложку устанавливают экран в виде диска с кольцевым сквозным пазом. Подложку устанавливают на опоре с возможностью вращения ее вокруг центральной оси, а ось вращения подложки устанавливают с эксцентриситетом (Δ). Полученный слой ВВ механически отделяют от подложки и механически измельчают до заданной величины удельной поверхности частиц ВВ с получением нанокристаллического порошкообразного материала для последующего формирования заряда ВВ. Способ обеспечивает получение наноструктурированного взрывчатого материала с высокой детонационной способностью и позволяет регулировать процесс перекристаллизации ВВ до получения частиц, размер которых находится в диапазоне менее 1 мкм. 7 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области изготовления взрывчатых веществ (ВВ) и взрывчатых составов (ВС) на их основе с высокой детонационной способностью.

Актуальность решаемой проблемы основана на необходимости изготовления наполнителя с высокой реакционной способностью для заряда с улучшенными детонационными свойствами. Экспериментально было показано, что с уменьшением размера частиц ВВ возрастает детонационная способность заряда ВВ. Однако, при попытках применения данного условия при изготовлении заряда из разрозненных частиц ВВ не приводит к возрастанию детонационной способности ВВ, т.к. реакционная способность таких частиц существенно не возрастает, а формировать заряд из таких частиц технологически проблематично.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения смесевого ВВ, включающего смешение компонентов смесевого ВВ и формирование заряда ВВ, в котором предварительно порошкообразный гексоген подвергают возгонке (сублимации) в вакууме при остаточном давлении (2-5)×10-3 Па и при температуре 140-160°С, затем полученный слой сублимированного гексогена механически отделяют от подложки и механически измельчают до частиц дисперсности 250-500 мкм и используют для приготовления заряда ВВ (патент РФ №2616729, МПК С06В 25/00, публ. 18.04.17 г.).

К недостаткам прототипа относится недостаточно высокая детонационная способность ВВ и отсутствие средств для управления параметрами процесса возгонки и кристаллизации, что необходимо для получения минимально достижимого размера кристаллов ВВ и величины критического диаметра смесевого ВВ.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления наноструктурированного взрывчатого материала для получения заряда с высокой детонационной способностью, с возможностью регулирования процесса перекристаллизации ВВ до получения частиц, размер которых находится в диапазоне менее 1 мкм.

Технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в обеспечении изготовления наноструктурированного взрывчатого вещества для получения заряда с высокой детонационной способностью, с возможностью регулирования процесса перекристаллизации ВВ до получения частиц, размер которых находится в диапазоне менее 1 мкм.

Указанные задача и технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного в предлагаемом способе изготовления наноструктурированного взрывчатого материала, включающего предварительное взятие в тигле навески порошкообразного взрывчатого вещества из группы индивидуальных азотсодержащих органических ВВ, имеющих упругость паров не ниже 10-5 Па, возгонку навески ВВ при температурах 80-180°С вакууме и осаждение на подложку, возгонку осуществляют помещая навеску ВВ в тигель с крышкой, имеющей коническую внутреннюю полость, в центре которой выполнено осевое сквозное отверстие для фокусировки и ограничения выхода потока возгоняемых частиц ВВ, по направлению движения потока возгоняемых частиц ВВ на подложку устанавливают экран, который выполнен в виде диска с кольцевым сквозным пазом, осаждение возогнанного ВВ ведут послойно при остаточном давлении (10-3-10-2) Па на подложку, в виде слоя из поликристаллических частиц, при этом подложку устанавливают на опоре с возможностью вращения ее вокруг центральной оси, а ось вращения подложки устанавливают с эксцентриситетом (Δ) относительно оси сопла таким образом, чтобы в процессе осаждения на подложке образовался кольцевой слой, при этом меняют дискретность нарастания кольцевого слоя в заданном диапазоне значений, после чего полученный слой наноструктурированного поликристаллического ВВ механически отделяют от подложки и механически измельчают до заданной величины удельной поверхности частиц ВВ с получением нанокристаллического порошкообразного наполнителя для последующего формирования заряда ВВ.

Предлагаемый способ изготовления наноструктурированного взрывчатого материала поясняется следующим образом.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа, где 1 - подложка, 2 - экран для ограничения поступления потока частиц на подложку, 3 - крышка с соплом для фокусировки потока частиц, 4 - тигель с ВВ, 5 - навеска ВВ.

ВВ (поз. 5 фиг 1) возгоняется в вакууме при остаточном давлении (10-3-10-2) Па путем его нагрева в тигле (поз. 4 фиг. 1) до температуры сублимации. С помощью крышки тигля, имеющей коническую внутреннюю полость и осевое отверстие (сопло), сублимированное ВВ фокусируется и поступает к подложке (поз. 1 фиг. 1), вращающейся вокруг оси. Сопло ограничивает выход паров из тигля. Ось вращения подложки установлена с эксцентриситетом (Δ фиг. 1) относительно оси сопла так, что в процессе конденсации на подложке формируется кольцевой слой.

ВВ осаждается на подложку дискретно, лишь во время ее прохождения над испарителем. Для предотвращения оседания паров ВВ на подложку вне зоны расположения сопла используется экран (поз. 2 фиг. 1) в виде сплошного цилиндрического диска с пазом, через который происходит осаждение сублимированного ВВ на подложку.

Количество ВВ, осаждаемого на подложку за один ее оборот (то есть дискретность нарастания слоя, а, соответственно, размер кристалла в получаемом слое и детонационную способность ВВ), наиболее эффективно можно регулировать:

скоростью вращения подложки, изменяя время нахождения подложки над соплом: увеличение скорости вращения подложки, при прочих равных условиях, уменьшает количество ВВ конденсирующего за один обороти способствует уменьшению размера кристаллов в осажденном слое ВВ, что приводит к повышению детонационной способности ВВ;

диаметром сопла, то есть изменяя количество паров ВВ, поступающих к подложке в единицу времени: увеличение диаметра сопла (испарителя), при прочих равных условиях, увеличивает количество ВВ конденсирующего за один оборот и способствует укрупнению кристаллов, в том числе за счет перегрева подложки при выделении теплоты кристаллизации, в осажденном слое ВВ, что приводит к снижению детонационной способности ВВ.

Экспериментально было подтверждено, что при использовании предлагаемого способ обеспечивается более высокий результат по сравнению с прототипом, заключающийся в обеспечении изготовления наноструктурированного взрывчатого материала для получения заряда с высокой детонационной способностью, с возможностью регулирования процесса перекристаллизации ВВ до получения частиц, размер которых находится в диапазоне менее 1 мкм.

На фиг. 2-7 представлены фотографии микроструктуры при варьировании различных режимов перекристаллизации слоя возогнанного ВВ, которые поясняются следующими примерами.

Пример 1. В лабораторных условиях на установке для сублимирования ВВ (на базе вакуумного поста ВУП-4) было проведено исследование влияния дискретности осаждения паров на кристаллическую структуру и детонационную способность ВВ.

Сублимированное ВВ тэн осаждали на вращающуюся подложку. Для сублимации использовали испаритель диаметром 20 мм, крышку с соплом не использовали.

В первом случае, испаритель и подложка были установлены соосно, экран не использовали, то есть сублимированное ВВ непрерывным образом осаждали на подложку. Это привело к формированию поликристаллического слоя тэна с кристаллами, размер которых, хотя бы по одному из направлений,составлял более 10 мкм (фиг. 2). Критическая толщина детонации такого поликристаллического слоя тэна, определенная в опытах, составила 0,20 мм.

Во втором случае, процесс конденсации осуществляли дискретно: подложка и испаритель были установлены с эксцентриситетом 30 мм; использовали экран, позволяющий формировать на подложке кольцевой слой шириной 3 мм. В этом случае размер кристаллов тэна в поликристаллическом слое по любому из выбранных направлений не превышал 10 мкм (фиг. 3), а критическая толщина детонации такого слоя составила 0,15 мм.

Пример 2. В лабораторных условиях на установке для сублимирования ВВ (на базе вакуумного поста ВУП-4) было проведено исследование влияния диаметра сопла испарителя на кристаллическую структуру и детонационной способности ВВ.

Пары ВВ тэн осаждали на подложку через экран по схеме, показанной на фиг. 1.

В первом случае, диаметр испарителя составлял 25 мм. Размер индивидуальных кристаллов тэна в поликристаллическом слое, в этом случае, составлял от одного до десяти микрометров (фиг. 3), а критическая толщина детонации такого слоя составляла 0,15 мм.

Во втором случае диаметр испарителя составлял 5 мм. В этом случае, поликристаллический слой перекристаллизованного тэна состоял из кристаллов с размерами менее одного микрометра (фиг. 4) и имел критическую толщину детонации 0,10 мм.

Пример 3. В лабораторных условиях на установке для сублимирования ВВ (ВУ-700TDE) было проведено исследование влияния дискретности нарастания слоя на кристаллическую структуру ВВ и детонационную способность ВС на его основе.

Сублимированный гексоген осаждали на подложку, вращающуюся со скоростью 30 об/мин.

В первом случае ВВ гексоген возгоняли через крышку испарителя, имеющего прямоугольное отверстие размером 8 мм × 75 мм и непрерывным образом осаждали на подложку. В этом случае размер кристаллов в поликристаллическом слое гексогена составлял от 40 мкм до 100 мкм (фиг. 5). Критическое сечение в канале с поворотами для заряда ВВ, изготовленного на основе такого поликристаллического гексогена и содержащего кроме наполнителя около 10 процентов связующего, составляло 3,0 мм × 1,0 мм.

Во втором случае процесс перекристаллизации осуществляли дискретно: гексоген возгоняли через сопло диаметром 4,2 мм и осаждали через экран на подложку в виде кольца шириной 20 мм. В этом случае поликристаллический слой перекристаллизованного гексогена состоял из пластинчатых кристаллов толщиной около 10 мкм с сильно развитой поверхностью за счет большого числа ступеней роста (фиг. 6). Критическое сечение в канале с поворотами для заряда ВВ, изготовленного на основе такого поликристаллического гексогена и содержащего кроме наполнителя около 10 процентов связующего, составляло 1,5 мм × 1,2 мм.

Пример 4. В лабораторных условиях на установке для сублимирования ВВ (ВУ-700TDE) было проведено исследование влияния скорости вращения подложки на кристаллическую структуру ВВ и детонационную способность ВС на его основе.

ВВ гексоген перекристаллизовали предлагаемым способом, показанным на фиг. 1.

В первом случае подложка вращалась со скоростью 30 об/мин. В этом случае поликристаллический слой перекристаллизованного гексогена состоял из пластинчатых кристаллов толщиной менее 10 мкм с сильно развитой поверхностью за счет большого числа ступеней роста (фиг. 6). Критическое сечение в канале с поворотами для заряда ВВ, изготовленного на основе такого гексогена и содержащего кроме наполнителя около 10 процентов связующего, в заряде шириной 1,5 мм составило 1,2 мм.

Во втором случае подложка вращалась со скоростью 400 об/мин. В этом случае, поликристаллический слой перекристаллизованного гексогена характеризовался кристаллами, размерами которых хоть в одном направлении был менее 1 мкм (фиг. 7). Критическое сечение в канале с поворотами для заряда ВВ, изготовленного на основе такого гексогена и содержащего кроме наполнителя около 10 процентов связующего, в заряде шириной 1,5 мм составило 0,5 мм.

Результаты испытаний по примерам 1-4 сведены в таблицу 1. Как это показали примеры, реализация предлагаемого способа изготовления наноструктурированного взрывчатого материала показала достижение более высокого по сравнению с прототипом, результата, а именно - получение ВВ для изготовления заряда с высокой детонационной способностью.

Способ изготовления наноструктурированного взрывчатого материала, включающий предварительное взятие в тигле навески порошкообразного взрывчатого вещества (ВВ) из группы индивидуальных азотсодержащих органических ВВ, имеющих упругость паров не ниже 10-5 Па, возгонку навески ВВ при температуре 80-180°С и вакууме и осаждение на подложку, отличающийся тем, что возгонку осуществляют помещая навеску ВВ в тигель с крышкой, имеющей коническую внутреннюю полость, в центре которой выполнено осевое сквозное отверстие для фокусировки и ограничения выхода потока возгоняемых частиц ВВ, по направлению движения потока возгоняемых частиц ВВ на подложку устанавливают экран, который выполнен в виде диска с кольцевым сквозным пазом, осаждение возогнанного сублимированного ВВ ведут послойно при остаточном давлении (10-3-10-2) Па на подложку в виде слоя из поликристаллических частиц, при этом подложку устанавливают на опоре с возможностью вращения ее вокруг центральной оси, а ось вращения подложки устанавливают с эксцентриситетом (Δ) относительно оси сопла таким образом, чтобы в процессе осаждения на подложке образовался кольцевой слой, при этом меняют дискретность нарастания кольцевого слоя в заданном диапазоне значений, после чего полученный слой поликристаллического ВВ механически отделяют от подложки и механически измельчают до заданной величины удельной поверхности частиц ВВ с получением нанокристаллического порошкообразного наполнителя для последующего формирования заряда ВВ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству механической обработки пироксилиновых порохов, а именно роторному станку резки пористых марок пироксилиновых порохов. Роторный станок резки порохов содержит: раму, узел подачи пороховых шнуров, снабженный подающими и прижимными барабанами, включающий прижимную пластину, для прижима и контроля высоты подаваемых пороховых шнуров, частотный преобразователь для изменения длины резки порохового шнура, узел резки, включающий планшайбу с закрепленными на ней ножами, устройство подъема и прижима верхних барабанов, выполненное в виде пневмоцилиндра с рычагом, и пульт управления с датчиками контроля и управления всеми узлами.

Изобретение относится к получению эмульсионных промышленных взрывчатых веществ. Модульная линия получения эмульсионных взрывчатых веществ включает бункер горячего раствора окислителя (13), бункер топливного компонента (30), бункер эмульсионной матрицы (22), бункер нитрита натрия (2), бункер воды (8), насосы и датчики уровня, давления и температуры, размещенные в закрытых контейнерах с жестко закрепленными под бункерами поддонами для локализации утечек.

Изобретение относится к промышленным взрывчатым веществам, а именно к эмульсионному взрывчатому составу (ЭВС), включающему в мас.%: аммиачную селитру 74-76, минеральное масло 6-7, воду 12 и эмульгатор - остальное.

Изобретение относится к боеприпасам танкового вооружения, а именно к выстрелу с бронебойным подкалиберным снарядом, и может быть использована в танковых военных подразделениях.

Изобретение относится к оборудованию изготовления пироксилиновых порохов, а именно установке мешки артиллерийского пороха, основой которой является аппарат Тарасова, состоящий из верхней приемной конической воронки и соосного с ней конусного распределителя, имеющего перегородки, переходящие в нижней его части в патрубки на крючках, которых подвешиваются мешки.

Изобретение относится к технологическому оборудованию и предназначено для сортировки по размеру (калибровки по длине) пироксилиновых тонкосводных трубчатых порохов.

Изобретение относится к устройствам механической обработки взрывчатых веществ и может быть использовано в производстве мелко- и среднезерненных пироксилиновых порохов, в частности при нарезании пороховых шнуров на элементы заданной длины и геометрической формы.

Изобретение относится к области пиротехники, а именно к производству составов цветного огня для фейерверков и сигнальных изделий. Состав цветного огня включает утилизируемые баллиститные пороха и топлива или их смесь с горюче-связующей добавкой, содержащей "ловушечный" коллоксилин, металлическое горючее, технологические добавки, полиакриламид или его производные, поверхностно-активное вещество, окислитель, модификатор горения и пламеокрашивающие компоненты и, при необходимости, поливинилхлоридную смолу.

Изобретение относится к зарядному устройству для введения взрывчатых веществ в канал шпура или скважины при подготовке взрывных работ на карьерах. Устройство содержит раму со смонтированным на ней бункером для загрузки эмульсии или аммиачной селитры (АС), соединенный с выходом из бункера наклонный шнековый транспортер, к выходу из питателя которого присоединен сменный статический смеситель.

Изобретение относится к области технологии производства нитратов целлюлозы (НЦ) с содержанием азота 209,0 мл NO/г и более, изготавливаемых из древесного целлюлозного сырья марки ЦА и хлопкового сырья марки ХЦ, а именно к технологии промышленного измельчения их на дисковой мельнице МД-31 и последующего фракционирования измельченных волокон на промышленном фракционере.

Использование: для изготовления полупроводниковых устройств высокой степени интеграции. Сущность изобретения заключается в том, что в реакторе плазменной обработки полупроводниковых структур, содержащем вакуумную камеру с системой подвода газов и системой откачки, подложкодержатель, установленный в зоне основания вакуумной камеры и соединенный с блоком ВЧ смещения, систему генерации плазмы, включающую газораспределитель и генератор плазмы, скрепленные между собой соединительными модулями, каждый соединительный модуль включает модуль компенсации термомеханических напряжений, установленный между газораспределителем и генератором плазмы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в конструкциях симметричных кабелей связи на сети общего пользования и структурированных кабельных систем.
Изобретение относится в области нанотехнологии, и в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул, где в качестве ядра нанокапсул используется β-октоген и в качестве оболочки нанокапсул используется каппа-каррагинан.

Изобретение может быть использовано в адсорбционной технике для аккумулирования газов, а также в материаловедении и электронике. Сначала производят насыщение материнского объема углеродных нанотрубок молекулами-координаторами: углеводородами нормального, ароматического, нафтенового, ацетиленового или олефинового ряда в жидком виде при температурах ниже температуры кипения соответствующего углеводорода, в количестве 40-230 мас.
Изобретение относится к области нанотехнологии, конкретно к способу получения нанокапсул гексогена. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют гуаровую камедь, а в качестве ядра – гексоген.

Изобретение относится к области биохимии и физиологии растений, а именно к области исследования физиологических систем митохондрий, способных рассеивать энергию в виде тепла, биофизики - исследования в области митохондриальной термодинамики.

Группа изобретений относится к области биомедицины и биомедицинской техники и может быть использована как в исследовательских, так и прикладных задачах биомедицины: разработка новых технологий в области адресной доставки лекарств, исследование наномеханического воздействия на макромолекулярные и клеточные структуры с целью управления их функционированием, онкотерапии и др.

Использование: для создания твердых или жидких наночастиц. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для создания твердых или жидких наночастиц, имеющее сопло для создания частиц первого размера из потока объемной жидкости, которое находится в сообщении по текучей среде с усилителем газового потока, содержащим входной конус, соединенный и находящийся в сообщении по текучей среде со входом цилиндрического кожуха; диффузор, соединенный и находящийся в сообщении по текучей среде с выходом указанного кожуха; и указанный кожух, содержащий по меньшей мере два кольца проходов, расположенных по окружности цилиндрического кожуха; и средства инжектирования сжатого газа в кожух через указанные проходы.
Изобретение относится к способу нанесения тонких металлических покрытий на подложку и может найти применение в вакуумной металлургии для нанесения металлических защитных или декоративных покрытий на изделия.

Изобретение относится к трехмаршрутным катализаторам для очистки выхлопного газа, который очищает выхлопной газ, выбрасываемый двигателем внутреннего сгорания. Заявленная технология синтеза дает возможность получать мезопористые порошки в системе CeO2(ZrO2)-Al2O3 площадью удельной поверхности при 1000°С 90-105 м2/г, объемом пор ~0.380 см3/г и узким распределением их по размерам 3-10 и 2.5-7 нм.
Наверх