Способ получения сферических порохов

Способ получения сферических порохов

Реферат

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия.

В патентах США [1, 2] представлены способы получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия, заключающиеся в измельчении мелкозерненых пироксилиновых порохов (МЗПП) в водной среде с последующим растворением в растворителе, диспергировании порохового лака на сферические частицы и отгонке растворителя из них.

Недостатком известных способов является то, что обезвоживание сферических порохов проводят отдельной операцией, где процесс обезвоживания проводят ~ 30…40 минут.

Наиболее близким техническим решением является способ получения сферических порохов для 5,6 мм спортивного патрона [3] прототип, где обезвоживание пороховых элементов выделено в отдельную операцию и проводят его в течение 30 минут при температуре смеси в реакторе равной 66…70°С.

Авторами впервые обнаружено, что процесс обезвоживания сферических пороховых элементов идет более интенсивнее при высоких температурах, при этом влага, связанная физико-химически с этилацетатом, за счет диффузионных процессов переходит в дисперсионную среду, обеспечивая при этом равномерную усадку пороховых элементов. Это, в свою очередь, приводит к сокращению цикла получения сферического пороха и снижению пористости в пороховых элементах.

Целью изобретения является исключение из технологического процесса операции обезвоживания сферических пороховых элементов и обеспечения стабильной пористости пороховых элементов сферического пороха.

Поставленная цель достигается тем, что после завершения процесса диспергирования порохового лака на сферические частицы при температуре смеси в реакторе равной 68…70°C вводят в реактор по отношению к воде сернокислый натрий (Na₂SO₄) в количестве 0,6…1,5 мас.% и сразу же ведут процесс отгонки растворителя.

Примеры выполнения способа получения сферического пороха с исключением операции обезвоживания пороховых элементов при получении сферического пороха для патрона. 30 CARBINE (7.62×33) в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).

Пример 1. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 308 литров воды, загружается 140 кг нитроцеллюлозы, заливается 308 литров этилацетата, 0,42 кг дифениламина и 0,14 кг графита или углерода технического, в течение 30 минут готовится пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 3,08 кг защитного коллоида (мездровый клей) и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 60 минут, после этого при температуре 68°C вводят 1,85 кг сернокислого натрия и при температуре теплоносителя 76…80°C в рубашке реактора отгоняется 65 мас.% растворителя в течение 60 минут и при температуре 97°C в течение 20 минут отгоняется остальная часть растворителя. Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики приведены в таблице.

Пример 2. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 364 литров воды, загружается при перемешивании 140 кг нитроцеллюлозы, заливается 364 литра этилацетата, 0,525 кг дифениламина, 0,35 кг графита или углерода технического, в течение 45 минут готовится пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 6,35 кг мездрового клея и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 75 минут, после этого при температуре 69°C вводится 3,82 кг сернокислого натрия и при температуре теплоносителя в рубашке реактора 77…82°C в течение 70 минут и при температуре 98°C в течение 20 минут ведется отгонка растворителя. Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики приведены в таблице.

Пример 3. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 420 литров воды, загружается при перемешивании 140 кг нитроцеллюлозы, заливается 420 литров этилацетата, 0,69 кг дифениламина и 0,56 кг графита или углерода технического, в течение 60 минут готовят пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 10,5 кг мездрового клея и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 90 минут, после этого при температуре 70°C вводится 6,30 кг сернокислого натрия и при температуре теплоносителя в рубашке реактора 78…84°C в течение 80 минут и при температуре 99°C в течение 20 минут ведут отгонку растворителя. Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики приведены в таблице.

Таблица
Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха
Наименование показателя	Пример (Пр. №1)	Пр. №2	Пр. №3	Пр. №4	Пр. №5
1	2	3	4	5	6
Объем реактора, м3	1,57	1,57	1,57	1,57	1,57
Загрузка нитроцеллюлозы, кг	140	140	140	140	140
Количество воды, л	308	364	420	300	425
Количество этилацетата, л	308	364	420	250	480
Количество дифениламина, кг	0,42	0,525	0,69	0,3	0,8
Количество графита или углерода технического, кг	0,14	0,35	0,56	0,1	0,7
Время приготовления порохового лака, мин	30	45	60	20	70

Продолжение таблицы
1	2	3	4	5	6
Количество защитного коллоида, кг	3,08	6,35	10,5	2,0	12
Время дробления порохового лака, мин	60	75	90	40	100
Время перемешивания, мин	-	-	-	35	35
Температура обезвоживания пороховых элементов, °C	68	69	70	62	70
Количество сернокислого натрия, кг	1,85	3,82	6,30	1,5	7,0
Температура отгонки растворителя, °C	76	77	78	74	76
Количество отогнанного растворителя, %	65	67	70	64	80
Температура отгонки растворителя, °C	80	82	84	79	85
Время отгонки растворителя, мин	60	70	80	55	85
Температура отгонки растворителя,°C	97	98	99	96	99
Время отгонки растворителя, мин	20	20	20	20	20
Насыпная плотность, кг/дм	0,968	0,976	0,975	0,850	0,930
Химическая стойкость, мм рт.ст.	25	25	25	25	25
Пористость, %	3,0	2,0	3,0	10,0	12,0
Баллистические характеристики
Масса заряда, г	0,83	0,85	0,84	0,79	0,98
Средняя скорость пули в баллистической группе, м/с	558	556	559	530	490
Разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пуль, м/с	13	16	15	38	40
Максимальное давление пороховых газов в баллистической группе, МПа
Среднее	221,0	241,2	250,8	269,6	230,4
Наибольшее	234,1	257,8	301,0	327,5	261,8

Из приведенных данных таблицы видно, что полученный авторами порох в пределах граничных условий имеет пористость в пределах 2,0…3,0%, насыпную плотность 0,968…0,976 кг/дм³, при этом технологический цикл получения сферического пороха сокращен на 10…30 минут. По баллистическим характеристикам полученный авторами сферический порох удовлетворяет всем требованиям, предназначенным для снаряжения спортивно-охотничьих патронов. 30 CARBINE (7,62×33).

По техническим условиям: средняя скорость полета пули в баллистической группе - не менее 550 м/с; разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули - не более 35 м/с, максимальное давление пороховых газов в баллистической группе, МПа: среднее - не более 264,7, наибольшее - не более 313,7.

Следовательно, разработанный авторами способ получения сферического пороха для стрелкового оружия позволил:

- получать сферические пороха с более низкой равномерно распределенной пористостью в пороховых элементах и высокой насыпной плотностью;

- сократит технологический цикл получения СФП за счет исключения операции обезвоживания сферических частиц;

- повысить стабильность баллистических характеристик по скорости полета пули, разности между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули, максимальному давлению пороховых газов в баллистической группе, а также по массе порохового заряда.

Литература

1. Патент США №2843584.

2. Патент США №3378545.

3. Патент РФ №1806462 (C06B 21/00).

Способ получения сферических порохов, включающий растворение нитроцеллюлозы в этилацетате, диспергирование порохового лака в дисперсной среде на сферические частицы, удаление влаги из пороховых элементов с последующей отгонкой этилацетата из них, отличающийся тем, что после завершения процесса диспергирования порохового лака на сферические частицы при температуре смеси в реакторе, равной 68-70°C, в реактор вводят сернокислый натрий в количестве 0,6-1,5 мас.% и сразу же ведут процесс отгонки этилацетата из пороховых частиц, сначала при температуре 76-80°C в течение 60-80 мин, затем при температуре 97-99°C в течение 20 мин.