способ флегматизации двухосновного сферического пороха
Классы МПК: | C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка C06B25/24 с нитроглицерином |
Автор(ы): | Хайруллина Гульсина Мазитовна (RU), Енейкина Татьяна Александровна (RU), Арутюнян Андрей Саркисович (RU), Ляпин Николай Михайлович (RU), Хотулева Екатерина Валерьевна (RU), Скарлухина Вера Александровна (RU), Гатина Роза Фатыховна (RU), Хацринов Алексей Ильич (RU), Михайлов Юрий Михайлович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-02-17 публикация патента:
10.07.2013 |
Изобретение относится к области производства сферических двухосновных порохов. Способ флегматизации сферического двухосновного пороха включает приготовление первой флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой флегматизатора , -диметакрил-(бис-триэтиленгликоль) фталата (МГФ-9) в количестве 4,0-7,0 мас.% по отношению к 1 мас.ч. пороха в присутствии мездрового клея; приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством; введение при температуре 78-80°С первой флегматизирующей эмульсии в суспензию пороха и перемешивание пороха 55-60 минут при температуре 78-80°С. Затем при той же температуре вводят вторую эмульсию, содержащую 3,0-6,0 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила (ПБ) по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9, и перемешивают с порохом 60-65 минут при температуре 78-80°С. Способ обеспечивает стабильность флегматизированной зоны сферического пороха. 1 табл., 6 пр.
Формула изобретения
Способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой флегматизатора в присутствии мездрового клея, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в суспензию пороха, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией, отличающийся тем, что первоначально 4,0-7,0 мас.% , -диметакрил-(бис-триэтиленгликоль)фталата (МГФ-9) по отношению к 1 мас.ч. пороха в виде флегматизирующей эмульсии вводят при температуре 78-80°С и перемешивают с 1 мас.ч. пороха 55-60 мин при температуре 78-80°С, затем при той же температуре вводят вторую эмульсию, содержащую 3,0-6,0 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила (ПБ) по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9, перемешивают с 1 мас.ч. пороха 60-65 мин при температуре 78-80°С.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области производства порохов, в частности флегматизации сферических двухосновных порохов (СФП) с повышенным содержанием пластификатора.
Известны способы флегматизации СФП по водно-эмульсионной технологии, согласно которым обработку суспензии пороха водной эмульсией флегматизатора осуществляют в диапазоне температур 76-98°С и времени выдержки 25-120 минут в зависимости от типа пороха [1-3]. В качестве флегматизатора используют как индивидуальные компоненты (например, централит 1, дибутилфталат, дифениламин, динитротолуол с температурой плавления не более 90°С), так и их смеси. Недостатком известных способов является нестабильность баллистических характеристик метательного заряда из флегматизированного пороха с высоким содержанием нитроглицерина.
Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения [4], является способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой в течение 10-20 минут в присутствии 0,20-0,25 мас.% мездрового клея по отношению к 1 мас.ч. пороха и 2,0-6,0 мас.% централита 1 по отношению к 1 мас.ч. пороха или смеси 2,0-6,0 мас.% централита 1 и 1,3-2,5 мас.% динитротолуола по отношению к 1 мас.ч. пороха, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством при соотношении 2,29-2,31 мас.ч. воды и 1 мас.ч. пороха, нагрев полученной флегматизирующей эмульсии перед введением ее в суспензию пороха до температуры 76-80°С, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией в течение 60-65 минут при температуре 76-80°С и соотношении 1 мас.ч. пороха: 3,0-3,5 мас.ч. воды.
Недостатком прототипа является нестабильность флегматизированной зоны в порохах с высоким содержанием нитроглицерина (более 18 мас.%) в процессе хранения или при испытаниях в условиях повышенных температур (40-50°С) и, как следствие, приводящая к изменению баллистических характеристик (скорости, давления) выше допустимых норм.
Задачей изобретения является обеспечение стабильности флегматизированной зоны за счет изменения вида и способа ввода флегматизатора.
Задача решается за счет того, что способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой флегматизатора в присутствии мездрового клея по отношению к общему количеству воды, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в суспензию пороха, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией, при этом первоначально 4,0-7,0 мас.% , -диметакрил-(бис-триэтиленгликоль) фталата (МГФ-9) по отношению к 1 мас.ч. пороха в виде флегматизирующей эмульсии вводят при температуре 78-80°С и перемешивают с 1 мас.ч. пороха 55-60 минут при температуре 78-80°С, затем при той же температуре вводят вторую эмульсию, содержащую 3,0-6,0 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила (ПБ) по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9, перемешивают с 1 мас.ч. пороха 60-65 минут при температуре 78-80°С.
Практическая осуществимость предлагаемого изобретения и достигаемый технический результат подтверждается примерами конкретного получения флегматизированного пороха с высоким содержанием нитроглицерина.
Процесс осуществляется следующим образом.
В реактор заливают воду, загружают СФП и нагревают при перемешивании до температуры 78-80°С, затем в реактор вводят при той же температуре флегматизирующую эмульсию, содержащую 4-7 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,2-0,3 мас.% ПАВ (например, мездрового клея) по отношению к воде. Пороховую суспензию перемешивают 55-60 минут при температуре 78-80°С, затем вводят флегматизирующую эмульсию, содержащую 3-6 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха, 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9 и 0,2-0,3 мас.% ПАВ по отношению к воде, и суспензию обрабатывают при указанной температуре в течение 60-65 минут.
Технологические параметры эмульсионной флегматизации СФП, результаты физико-химических испытаний образцов порохов представлены в таблице.
Выбор МГФ-9, имеющего структурную формулу
в качестве флегматизатора порохов с высоким содержанием нитроглицерина обусловлен наличием активных центров по =С=С= и =С=O акрилатной группе (тетрафункциональность). Согласно данным [5] =С=С= связи наиболее реакционноспособны к образованию внутримолекулярных полимерных цепочек, а=С=O - к образованию водородных связей с молекулами нитратов целлюлозы. Такие процессы будут приводить к образованию сетчатых структур. Таким образом, проникая на определенную глубину, флегматизатор фиксируется там химическими связями, обеспечивая стабильность флегматизированной зоны.
Процесс полимеризации ускоряется в присутствии инициаторов радикального типа, например, пероксида бензоила. Исследования показали, что оптимальный ввод этого соединения составляет 0,5-0,6 мас.% по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9. Ввод 0,5-0,6 мас.% ПБ в МГФ-9 на один-два порядка ускоряет полимеризацию олигомера при температуре 80°С. Поэтому первый ввод эмульсии без инициатора полимеризации позволяет осуществить проникание МГФ-9 на требуемую глубину. Дальнейшее увеличение содержания ПБ (до 1,0 мас.%) не приводит к ускорению процесса, т.е. наблюдается экстремальная зависимость степени полимеризации МГФ-9 от содержания инициатора.
В примерах 4-5 флегматизация пороха осуществлялась по параметрам, находящимся за пределами граничных условий. В случае снижения температуры менее 78°С (пример 4) не обеспечивается достаточная глубина флегматизированного слоя в гранулах СФП для создания необходимой прогрессивности горения или требуется значительно увеличивать время флегматизации. При 90°С полимеризации в процессе флегматизации не наблюдается, она частично начинает протекать при сушке или термостатировании порохов при более низкой температуре, чем и объясняются незначительные изменения глубины флегматизированной зоны (пример 5). Наименее стабильна зона флегматизации, содержащая мономерное соединение - централит 1 (прототип), для которой изменения в процессе термостатирования составляют 37-53%.
Таким образом, предложенный способ флегматизации позволяет обеспечить стабильность флегматизированной зоны.
Таблица | ||||||
Технологические режимы флегматизации сферического пороха | ||||||
Наименование показателя | Показатель | |||||
Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 | |
Температура флегматизирующей эмульсии и суспензии пороха, °С | 78 | 80 | 80 | 70 | 90 | 80 |
Кратность дозировки эмульсии | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
Ввод централита 1, мас.% к 1 мас.ч. пороха | - | - | - | - | - | 6,0 |
Первый ввод МГФ-9, мас.% к 1 мас.ч. пороха | 4,0 | 6,0 | 7,0 | 4,0 | 8,0 | - |
Второй ввод МГФ-9, мас.% к 1 мас.ч. пороха | 3,0 | 5,0 | 6,0 | 3,0 | 4,0 | - |
Ввод пероксида бензоила, мас.% к МГФ-9 | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,2 | 1,0 | |
Перемешивание пороха с эмульсией МГФ-9, мин | 55 | 60 | 60 | 70 | 50 | |
Перемешивание пороха с эмульсией МГФ-9 + пероксид бензоила, мин | 60 | 60 | 65 | 120 | 50 | - |
Перемешивание пороха с эмульсией централита 1, мин | - | - | 60 | |||
Глубина флегматизированного слоя, мкм | 123-125 | 142-149 | 160-162 | 110-112 | 170-173 | 36-38 |
Глубина флегматизированного слоя после 7-часового термостатирования, Н, мкм: | ||||||
30°С | - | - | - | - | 45-46 | |
40°С | - | - | - | - | 51-52 | |
50°С | 123-125 | 142-149 | 160-162 | 115-117 | 175-176 | 57-58 |
Н, %: | ||||||
40°С | - | - | - | 37 | ||
50°С | 0 | 0 | 0 | 4,3 | 1,7 | 53 |
Примечание. 1. Содержание нитроглицерина в нефлегматизированном порохе во всех образцах индентично и составляет 25,5% мас. | ||||||
2. Изучение глубины проникания флегматизатора осуществляли для пороха фракции 1,0-1,6 мм со средним диаметром частиц 1,52 мм. |
Источники информации
1. Сферические пороха / Ю.М.Михайлов, Н.М.Ляпин, В.Ф.Сопин и др. // Черноголовка: ИПХФ РАН, 2003. - 204 с.
2. Патент РФ № 2244699, МПК С06В 21/00, 25/18, 25/28. «Способ флегматизации пороха».
3. Патент РФ № 1808190, МПК С06В 21/00. «Способ получения сферического пироксилинового пороха для 5,6 мм спортивно-винтовочного патрона».
4. Патент РФ № 2367639, МПК С06В 21/00. «Способ флегматизации сферического двухосновного пороха».
5. Берлин А.А., Кефели Т.Я., Королев Г.В. Олигоэфиракрилаты. - М.: Наука, 1967. - 372 с.
Класс C06B21/00 Способы или устройства для обработки взрывчатых веществ, например формование, резка, сушка
Класс C06B25/24 с нитроглицерином