Патент на изобретение №2209808

(54) ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЙ НЕОРЖАВЛЯЮЩИЙ УДАРНЫЙ СОСТАВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области средств инициирования, а именно к капсюльным составам для ударных капсюлей-воспламенителей к патронам стрелкового и охотничьего оружия и средствам воспламенения военного назначения. Согласно изобретению, воспламенительный неоржавляющий ударный состав содержит гексаметилентрипероксиддиамин (ГМТД), барий азотно-кислый, антимоний, тетразен, цирконий, ТЭН и связующее. Изобретение направлено на создание малотоксичного, неоржавляющего состава с уровнем чувствительности и мощности штатных свинец- и ртутьсодержащих составов. 5 табл.

Изобретение относится к области средств инициирования, а более конкретно к области капсюльных составов, которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях (KB) к патронам стрелкового и охотничьего оружия, а также средствам воспламенения военного назначения.

Одной из проблем данной области является высокая токсичность продуктов срабатывания капсюльных составов (КС), т.к. в основной массе КС используются высокотоксичные свинцовосодержащие соединения, и в частности ИВВ: азид свинца, стифнат свинца, композиция азида свинца и стифната свинца (использование гремучей ртути ограничено). Опасность продуктов взрывчатого разложения этих составов для человека велика, особенно в закрытых помещениях (стрельба в тире, монтажные работы в помещении), так как свинец и ртуть относятся к 1-й группе опасности по степени воздействия (ПДК для соединений свинца и ртути 0,01 мг/м³).

Известны нетоксичные КС, не образующие при срабатывании соединений свинца и ртути и содержащие в качестве ИВВ, главным образом, диазодинитрофенол (ДАДНФ) в смеси с тетразеном. ДАДНФ – ИВВ, значительно уступающее по чувствительности вышеприведенным, поэтому, как правило, в рецептурах этих составов с целью повышения их чувствительности используются порошки стекла, песка и др. высокотвердые добавки (патенты России 2086523, 1997 г. и 2110505, 1998 г., патент Франции 2693721, 1995 г., патенты США 4675059, 1987 г., 4608102, 1986 г.; 4581082, 1986 г. заявка Германии 3321943, 1984 г.).

Запатентованы в качестве малотоксичных компонентов и другие ИВВ, в частности, соли щелочных и щелочноземельных металлов динитробензофуроксана, стронциевые соли моно- и динитрогидроксиазобензола, но опять в сочетании со стеклом или керамикой: патент Франции 2693721, 1995 г., патент США 4581082, 1986 г. , заявка Германии 3321943, 1984 г., заявка на патент России фирмы Dynamit Nobel 97112911/02, 1999 г. (РЖ “Химия”, 24 за 1999 г.), патент России 2144523, 2000 г.

Общим недостатком для малотоксичных составов, приведенных в вышеуказанных патентах, является то, что рецептуры включают инертную твердую добавку (стекло, керамика и т.д.) в качестве сенсибилизатора. Использование высокотвердых добавок типа стекла или песка в рецептурах составов для увеличения их чувствительности приводит, в свою очередь, к увеличению количества вспышек на прессах при снаряжении в силу принятой технологии снаряжения – сухого прессования.

Кроме того, наличие в рецептуре состава инертной добавки приводит к снижению воспламеняющей способности и мощности (силы) составов, а в результате не обеспечивается стабильное воспламенение пороха, особенно в варианте эксплуатации при минусовых температурах.

Известны составы с использованием нетоксичного ИBB из класса органических перекисей – гексаметилентрипероксиддиамина (ГМТД). Так, например, патентом США 2341263, 1944 г. предложены несколько рецептур, из которых наиболее близкой по сочетанию компонентов к составу согласно настоящего изобретения является рецептура, мас.%: ГМТД 5, стифнат свинца 35, двуокись свинца 5, барий азотнокислый 39, антимоний 5, силицид кальция II (прототип). Однако этот состав, как и остальные предложенные патентом рецептуры, образует при срабатывании высокотоксичный свинец.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание малотоксичного состава, не образующего при срабатывании высокотоксичных соединений 1-й группы опасности (свинца, ртути…), неоржавляющего, с уровнем чувствительности и мощности штатных свинец- или ртуть- содержащих составов.

Техническим результат достигается тем, что состав содержит гексаметилентрипероксиддиамин, азотнокислый барий, антимоний, тетразен, цирконий ТЭН и связующее.

Для улучшения сыпучести и прессуемости в рецептуру состава дополнительно введена пластифицирующая добавка связующего в виде шеллака.

В качестве связующих также могут быть использованы другие пластифицирующие добавки, выбранные из класса естественных и искусственных смол (канифоль, абиетиновая смола, воск, парафин, идитол, эпоксидная смола и др. ).

Связующее вводится в состав либо в сухом виде, либо в варианте цементации отдельных компонентов состава, в первую очередь, окислителей и горючих, с последующей их грануляцией.

Химические компоненты, согласно данному изобретению, могут сочетаться в различных соотношениях в зависимости от требований к получаемому составу и колеблются в следующих пределах, мас.%:
ГМТД – 15 – 40
Тетразен – 2 – 12
Барий азотнокислый – 25 – 50
Антимоний – 15 – 30
Цирконий – 2 – 10
ТЭН – 2 – 10
Связующее – 0,1 – 0,3
Использование данного изобретения позволяет получить малотоксичный (не образующий при срабатывании высокотоксичных соединений 1-й группы опасности с ПДК < 0,1 мг/м³) неоржавляющий состав и изделия на его основе с чувствительностью и мощностью на уровне штатных KB со свинцовосодержащими составами.

Изменение массового состава компонентов состава за предлагаемые пределы повлечет получение нестабильных баллистических характеристик выстрелов, а также неудовлетворительные характеристики по чувствительности к удару.

Предлагаемый состав изготавливается путем механического смешения сухих компонентов порциями по 5-10 г (в лабораторных условиях) или партиями по 200-400 г (в заводских условиях на виброустановке или в барабанах-смесителях).

ГМТД получают при взаимодействии уротропина с 30% перекисью водорода в присутствии лимонной кислоты при температуре не выше 30^oС при активном перемешивании (Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ, – М., с. 406-411, 1975).

Тетразен и ТЭН берутся штатного производства.

Окислитель и горючие (азотнокислый барий, цирконий, антимоний) – промышленно-выпускаемые соединения, их дополнительно сушат и, при необходимости, измельчают и просеивают.

Пластифицирующая добавка шеллака вводится, например, в горючее (антимоний) путем обработки последнего 2-5% раствором шеллака в спирте, доведением полученной массы до тестообразной консистенции с последующей грануляцией и сушкой.

Согласно формуле изобретения были подобраны варианты составов, рецептуры которых приведены в табл. 1, проведены их термодинамические расчеты и определена сила составов.

Результаты термодинамических расчетов и сила состава для выбранных рецептур приведены в табл. 2 и 3, где:
Тм – температура при максимальной скорости реакции;
Qп – полная энтальпия реакции;
Vг – газовыделение при температуре Тм;
Мтв – конденсированная фаза при температуре Тм.

Для сравнения в табл. 2 и 3 приведены данные для состава, взятого в качестве прототипа (состав 1), а также для составов, близких по сочетанию компонентов к заявляемому: штатного ударного ТНРС – тетразенового состава (состав 7: ТНРС – тетразен-антимоний – ТЭН – азотнокислый барий – цирконий) и его зарубежного аналога – состава по патенту США 3602283 (1971 г.) рецептуры в мас.%: ТНРС 36, тетразен 12, антимоний 7, азотнокислый барий 22, цирконий 9, двуокись свинца 9, ТЭН 5 (состав 8).

Из табл. 2 и 3 видно, что предложенные рецептуры составов в отличие от прототипа и штатных ТНРС-тетразеновых ударных составов не содержат высокотоксичных соединений (в продуктах срабатывания нет свинца), имеют более высокий объем газовой фазы и обладают в 1,3-1,8 раза большей силой, что является положительным фактором, влияющим на стабильность воспламенения порохового заряда. Этим и объясняются высокие и стабильные результаты баллистических испытаний опытных ударных капсюлей, снаряженных на основе этих составов, приведенные в табл. 4 и 5.

Результаты автономных испытаний (см. табл. 4), а также испытания в составе 9 мм пистолетного патрона показали, что опытные KB с предложенными рецептурами имеют чувствительность на уровне штатных ТНРС-тетразеновых.

Результаты испытаний капсюлей системы BOXER, снаряженных составами различных рецептур, в составе 9 мм пистолетного патрона (см. табл. 5), показывают, что капсюли с предлагаемым составом обеспечили выходные характеристики в пределах, требуемых для патронов данного типа. Стабильность подтверждена испытаниями снаряженных патронов, выдержанных 4 ч над водой, после двухчасовой выдержки при температурах плюс 50^oС и минус 50^oС, а также после балконного хранения в течение 1,5 лет. Процент срабатываний у заявляемого состава (рецептура 6) и штатного ТНРС-тетразенового состава был одинаков.

Составы предложенной рецептуры являются неоржавляющими, не содержат в продуктах срабатывания высокотоксичных соединений типа свинца или ртути, превосходят прототип по силе состава, имеют необходимую чувствительность (на уровне свинцовосодержащих составов) и обеспечивают высокие баллистические характеристики, отвечающие требованиям, предъявляемым к составам для KB к 9 мм пистолетным патронам.

Предлагаемый состав ( 6) применен в KB для патронов стрелкового и охотничьего оружия.

Формула изобретения

Воспламенительный неоржавляющий ударный состав, включающий гексаметилентрипероксиддиамин (ГМТД), барий азотно-кислый и антимоний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тетразен, цирконий, ТЭН и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ГМТД – 15-40
Тетразен – 2-12
Барий азотно-кислый – 25-50
Антимоний – 15-30
Цирконий – 2-10
ТЭН – 2-10
Связующее – 0,1-0,3

РИСУНКИ