Термостойкий пиротехнический состав

Термостойкий пиротехнический состав

Реферат

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к термостойким пиротехническим составам для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики, работающих в условиях кинетического нагрева, т.е. состава, способного не терять своих основных баллистических свойств до температуры 250°С.

Известны ракетные топлива на основе перхлората аммония (США 3218206, опубл. 16.11.65; Шидловский А.А. Основы пиротехники. М.: "Машиностроение", 1973, стр.267.), которые могут быть использованы для снаряжения исполнительных узлов пироавтоматики, благодаря хорошим баллистическим характеристикам. Однако перхлорат аммония имеет низкую термостойкость - 150°С, поэтому составы на основе перхлората аммония не могут использоваться в элементах пироавтоматики, работающих в условиях кинетического нагрева.

Известен термостойкий пиротехнический состав ОСТ В 84-2462-93, используемый в исполнительных механизмах пироавтоматики, содержащий 55% калия хлорнокислого и 45% железосинеродистого свинца, имеющий высокую термостойкость - до 250°С. К недостаткам данного состава можно отнести невозможность формирования зерна различной формы методом проходного прессования или экструзией и недостаточно высокую силу (работоспособность) 223,6 кДж/кг.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является состав (патент РФ № 2001899, кл. С 06 В 33/06, 1992), содержащий, мас.%:

Калий хлорнокислый	24-42
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой	1,5-2,0
кислоты (СКН 4 ОНХ)
Целлюлоза	0,5-1,0
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил	0,02-0,17
целлюлоза
Титан	Остальное,

обладающий достаточно высокой термостойкостью. К недостаткам данного состава можно отнести высокую температуру горения, невозможность формирования зерна различной формы методом проходного прессования или экструзией и недостаточно высокую силу (работоспособность) (см. табл.1).

Задачей настоящего изобретения является создание состава с высокой термостойкостью, большой силой и более низкой температурой горения, при этом рецептура состава должна допускать возможность формирования зерен различной формы методом проходного прессования или экструзией.

Для достижения указанной технической задачи в предлагаемом термостойком пиротехническом составе использован в качестве окислителя перхлорат калия (калий хлорнокислый), а в качестве термопластичного связующего - смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой в соотношении, мас.%:

перхлорат калия (калий хлорнокислый)	- 85-70
смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты
с фенолоформальдегидной смолой	- 15-30

при этом для достижения необходимой прочности получаемых элементов и благоприятной реологии выдавливаемой массы состава методом проходного прессования или экструзией смесь полимеров взята при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 5-95

фенолоформальдегидная смола - остальное

В таблице 1 приведены сравнительные расчетные характеристики состава-прототипа и вариантов предлагаемого состава.

Таблица 1.
Рецептура состава	Сила состава, кДж/кг	Теплота сгорания, ккал/кг	Адиабатическая температура горения, К при Р=1 ат	Объем газов, см3/г при Т=0°С P=760 мм.рт.ст.
Калий хлорнокислый - 55,00%	223,6	559,3	1745,0	220,6
Железосинеродистый свинец - 45,00%
Варианты состава-прототипа:
Вариант №1
Хлористый калий - 42,00%	272,2	796,3	3497,9	209,8
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты (СКН 4 ОНХ) - 1,83%
Целлюлоза - 1,00%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,17%
Титан - 55,00%
Вариант №2
Хлористый калий - 24,67%	98,3	671,2	2962,3	89,5
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты (СКН 4 ОНХ) - 1,50%
Целлюлоза - 0,50%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,03%
Титан - 73,30%
Вариант №3
Хлористый калий - 24,00%	107,3	603,2	2671,7	108,2
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты (СКН 4 ОНХ) - 2,50%
Целлюлоза - 0,75%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,05%
Титан - 72,70%
Варианты предлагаемого изобретения:
Вариант №1
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	535,7	609,0	2495,2	528,6
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 14,25%
Фенолоформальдегидная смола - 0,75%
Вариант №2
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	518,4	596,4	2919,4	511,95
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 7,5%
Фенолоформальдегидная смола - 7,5%
Вариант №3
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	495,3	572,9	2604,9	488,8
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 0,75%
Фенолоформальдегидная смола - 14,25%
Вариант №4
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 75%	397,4	340,2	1474,3	389,8
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 17%
Фенолоформальдегидная смола - 8%
Вариант №5
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 70%	317,2	301,9	1120,4	313,0
сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 28,5%
Фенолоформальдегидная смола - 1,5%

Для проведения сравнительных испытаний вариантов предлагаемого состава с составом-прототипом была изготовлена трубка с наружным диаметром 3,2 мм и внутренним диаметром 0,6 мм, которая затем была разрезана на элементы длиной 1,5 мм. Сравнительные испытания предлагаемого состава с составом-прототипом (состав-прототип использовался в гранулированном виде, размер гранул 1-0,7 мм) проводили в манометрической бомбе объемом 25 см³, масса сжигаемого состава 3 г. Испытания проводили по методике предприятия. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Рецептура состава	+20	+60	+250	-60
	Р max, ат.	Р max, ат.	P max. ат.	P max, ат.
Калий хлорнокислый - 55,00%	610	620	625	595
Железосинеродистый свинец - 45,00%
Варианты состава прототип:	735	743	759	726
Вариант №1
Хлористый калий - 42,00%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кнслоты (СКН 4 ОНХ) - 1,83%
Целлюлоза - 1,00%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,17%
Титан - 55,00%
Вариант №2	259	265	271	242
Хлористый калий - 24,67%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты (СКН 4 ОНХ) - 1,50%
Целлюлоза - 0,50%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,03%
Титан - 73,30%
Вариант №3	290	305	316	284
Хлористый калий - 24,00%
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты (СКН 4 ОНХ) - 2,50%
Целлюлоза - 0,75%
Метилцеллюлоза или натрийкарбоксиметил-целлюлоза - 0,05%
Титан - 72,70%
Варианты предлагаемого изобретения:
Вариант №1
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	1411	1429	1510	1393
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 14,25%
Фенолоформальдегидная смола - 0,75%
Вариант №2
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	1396	1417	1497	1370
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 7,5%
Фенолоформальдегидная смола - 7,5%
Вариант №3
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 85%	1371	1390	1460	1350
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 0,75%
Фенолоформальдегидная смола - 14,25%
Вариант №4
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 75%	1080	1090	1110	1050
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 17%
Фенолоформальдегидная смола - 8%
Вариант №5
Перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 70%	887	892	954	865
Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 28,5%
Фенолоформальдегидная смола - 1,5%

Результаты сравнительных испытаний заявляемого состава и состава-прототипа показывают, что во всем диапазоне рецептуры предлагаемый состав превосходит состав-прототип по силе и сохраняет необходимые рабочие характеристики в заданных диапазонах температур.

Состав перхлорат калия (калий хлорнокислый) - 75%, сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты - 17%, фенолоформальдегидная смола - 8% испытан в штатном изделии ППЛ-Т, предназначенном в качестве источника энергии для привода в действие пиромеханизмов принудительного отделения объектов вооружения от балочных держателей различных типов. Результаты испытаний положительные.

Термостойкий пиротехнический состав для совершения работы в исполнительном механизме пироавтоматики, содержащий связующее и в качестве окислителя перхлорат калия, отличающийся тем, что в качестве связующего он содержит смесь сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Перхлорат калия	85-70
Смесь сополимера бутадиена и
нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой	15-30

при этом соотношение в смеси сополимера бутадиена и нитрила акриловой кислоты с фенолоформальдегидной смолой следующее, мас.%:

Сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты	5-95
Фенолоформальдегидная смола	Остальное