Способ получения сферического пороха

Способ получения сферического пороха

Реферат

Изобретение относится к области получения сферических пороков (СФП) для стрелкового оружия.

Согласно патентам США [1, 2] СФП получают следующим образом: нитраты целлюлозы или нитраты целлюлозы с нитроглицерином растворяют при перемешивании в этилацетате (ЭА) в водной среде. Полученный пороховой лак в присутствии эмульгаторов диспергируется на лаковые частицы. После этого проводятся их обезвоживание и отгонка ЭА.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ получения СФП для охотничьего оружия [3], согласно которому приготовление порохового лака осуществляют при перемешивании в течение 10-15 минут в 4-5 мас.ч. воды 1 мас.ч. пироксилина №1 с возвратно-технологическими отходами (ВТО) совместно с дифениламином в количестве 0,6-1,2 мас.% и техническим углеродом в количестве 0,3-1,0 мас.%, поступающим в виде водной суспензии с концентрацией 20-30%, и свинец (II)-медь (II) фталат оксидом (ФМС) в количестве 0,5-2,5 мас.% от массы пироксилина №1, после чего вводят ЭА в количестве 2,4-3,6 мас.ч. Далее добавляют эмульгатор, диспергируют пороховой лак на лаковые частицы, удаление ЭА ведут при нагревании смеси до температуры 92-94°С.

Недостатком прототипа является низкая стабильность баллистических характеристик порохового заряда в стрелковых системах, обусловленная неравномерностью распределения нитроцеллюлозных ингредиентов (пироксилин, ВТО и т.п.) при содержании одного из них не более 30 мас.%.

Задачей изобретения является повышение стабильности баллистических характеристик за счет обеспечения равномерного распределения нитроцеллюлозных ингредиентов по объему массы.

Технический результат достигается тем, что в способе получения СФП, включающем приготовление порохового лака при перемешивании нитроцеллюлозных ингредиентов в 4-5 мас.ч. воды с ЭА, добавление эмульгатора, диспергирование лака и удаление растворителя, отличающемся тем, что в качестве нитроцеллюлозных ингредиентов используют пироксилин с баллиститным порохом, или мелкозерненый пироксилиновый порох (МЗПП) с баллиститным порохом, или совместно пироксилин, МЗПП и баллиститный порох при содержании одного из нитроцеллюлозных ингредиентов не более 30 мас.%, приготовление порохового лака осуществляют в течение 30-60 минут, добавление эмульгатора осуществляют в количестве 20-30 мас.% от общего его количества, диспергирование лака проводят в течение 10-20 минут, останавливают процесс на 10-20 минут, затем проводят повторное диспергирование в течение 10-20 минут при вводе оставшегося количества эмульгатора, а в качестве эмульгатора используют мездровый клей. При содержании одного из нитроцеллюлозных ингредиентов не более 10 мас.% повторное диспергирование осуществляют 2 раза.

Приготовление лака осуществляется в течение 30-60 минут. При уменьшении времени менее 30 минут наблюдается неполная пластификация зерен МЗПП. Увеличение времени более 60 минут приводит к большей длительности процесса.

Первоначальный ввод клея составляет 20-30 мас.% от общего его количества. Снижение менее 20 мас.% приводит к получению крупнодисперсной эмульсии, а увеличение более 30 мас.% препятствует коагуляции частиц при остановке мешалки реактора.

Диспергирование лака на пороховые элементы (первичное и вторичное) проводят в течение 10-20 минут. Уменьшение времени менее 10 минут не обеспечивает требуемого размера эмульгированных частиц лака, а увеличение времени более 20 минут нецелесообразно, так как достигнуто равновесное состояние процессов дисперирования и коалесценции.

После проведения диспергирования мешалку останавливают на 10-20 минут. Уменьшение времени менее 10 минут не обеспечивает полной коалесценции лака и требуемого его качества. Увеличение времени более 20 минут не является необходимым, так как процесс коалесценции уже завершен.

Количество повторных диспергирований зависит от соотношения вводимых компонентов. Если содержание одного из нитроцеллюлозных ингредиентов составляет 10 мас.% и не более, то количество повторных диспергирований - два, если 30 мас.% и не более, то достаточно одной остановки и повторного диспергирования.

В таблице приведены примеры выполнения способа получения пороха по штатному варианту, в пределах граничных условий и за их пределами.

Пример 1. В реактор объемного типа, снабженный мешалкой и рубашкой обогрева, заливается 400 л воды, загружается 100 кг смеси, состоящей из 30 кг пироксилина (30 мас.%) и 70 кг (70 мас.%) баллиститного пороха, и перемешивается в течение 10 минут. Затем заливается 350 л ЭА, и смесь перемешивается 30 минут при одновременном подъеме температуры до 68°С. При этой температуре вводится эмульгатор в количестве 20% от общей массы и пороховой лак диспергируется в течение 20 минут на сферические частицы. Затем мешалка останавливается на 10 минут. После этого вводится оставшееся количество мездрового клея и проводится повторное диспергирование в течение 20 минут. При необходимости вводится обезвоживатель. Отгонка растворителя осуществляется известным способом.

Пример 2. В реактор заливается 400 л воды, загружается 100 кг смеси, состоящей из 20 кг МЗПП (20 мас.%) и 80 кг (80 мас.%) баллиститного пороха, и перемешивается в течение 10 минут. Затем заливается 380 л ЭА, и смесь перемешивается 50 минут при одновременном подъеме температуры до 68°С. При этой температуре вводится эмульгатор в количестве 25% от общей массы и пороховой лак диспергируется в течение 15 минут на сферические частицы. Затем мешалка останавливается на 15 минут. После этого проводится повторное диспергирование в течение 15 минут и второй раз останавливается мешалка на 15 минут. По окончании выдержки вводится оставшееся количество мездрового клея и пороховой лак диспергируется в течение 15 минут. При необходимости вводится обезвоживатель. Отгонка растворителя осуществляется известным способом.

Пример 3. В реактор заливается 400 л воды, загружается 100 кг смеси, состоящей из 5 кг МЗПП (5 мас.%) и 95 кг (95 мас.%) баллиститного пороха, и перемешивается в течение 15 минут. Затем заливается 400 л ЭА, и смесь перемешивается 60 минут с одновременным подъемом температуры до 68°С. При этой температуре вводится эмульгатор в количестве 30% от общей массы и пороховой лак диспергируется в течение 10 минут на сферические частицы. Затем мешалка останавливается на 20 минут. После чего проводится повторное диспергирование в течение 10 минут и второй раз останавливается мешалка на 20 минут. По окончании выдержки вводится оставшееся количество мездрового клея и пороховой лак диспергируется в течение 10 минут. При необходимости вводится обезвоживатель. Отгонка растворителя осуществляется известным способом.

Литература

1. Патент США №3917767 от 4.11.1975.

2. Патент США №3824108 от 16.07.1974.

3. А.С. №1727375, 1991, СССР. Заявка №4804112 от 19.03.90 (прототип).

Таблица
Характеристики порохов, изготавливаемых по известному
(прототипу) и разработанному способам
Наименование показателя	По разработанному способу	По известному способу
	пример 1	пример 2	пример 3
1. Массовая доля компонентов, %:
пироксилин или МЗПП	30	20	10	50
баллиститный порох	70	80	90	50
2. Время приготовления лака, мин	30	50	60	30
3. Ввод эмульгатора, % от общей массы:
первичный	20	25	30	100
вторичный	80	75	70	-
4. Первичное диспергирование, мин	10	15	20	-
5. Первая остановка мешалки, мин	10	15	20	-
6. Вторичное диспергирование, мин	-	15	20	-
7. Вторая остановка мешалки, мин	-	15	20	-
8. Окончательное диспергирование	10	15	20	20
9. Баллистические характеристики в дробовом охотничьем патроне 12 клб (масса дробового снаряда 35 г):
- масса заряда, г	2,0	1,85	1,70	2,1
- скорость дробового снаряда, V10 cp, м/с	328	331	335	326
- разность между наибольшей и наименьшей скоростью
дробового снаряда, ΔV10 ср, м/с	12	15	17	23
- максимальное давление пороховых газов, среднее, МПа	55,8	56,5	57,0	57,5
Примечание - Требования ТУ 7506804-128-91: масса заряда не более 2,05 г; V10 cp не менее 325 м/с, ΔV10 ср не более 23 м/с, среднее максимальное давление пороховых газов не более 62 МПа.

1. Способ получения сферического пороха, включающий приготовление порохового лака при перемешивании нитроцеллюлозных ингредиентов в 4-5 мас.ч. воды с этилацетатом, добавление эмульгатора, диспергирование лака и удаление растворителя, отличающийся тем, что в качестве нитроцеллюлозных ингредиентов используют пироксилин с баллиститным порохом, или мелкозерненый пироксилиновый порох (МЗПП) с баллиститным порохом, или совместно пироксилин, МЗПП и баллиститный порох при содержании одного из нитроцеллюлозных ингредиентов не более 30 мас.%, приготовление порохового лака осуществляют в течение 30-60 мин, добавление эмульгатора осуществляют в количестве 20-30 мас.% от общего его количества, диспергирование лака проводят в течение 10-20 мин, останавливают процесс на 10-20 мин, затем проводят повторное диспергирование в течение 10-20 мин при вводе оставшегося количества эмульгатора, а в качестве эмульгатора используют мездровый клей.

2. Способ получения сферического пороха по п.1, отличающийся тем, что при содержании одного из нитроцеллюлозных ингредиентов не более 10 мас.% повторное диспергирование осуществляют 2 раза.