Способ получения пиротехнического воспламенительного состава

Способ получения пиротехнического воспламенительного состава

Реферат

Изобретение относится к способу получения пиротехнического воспламенительного состава для зажигания основных пиротехнических составов, например осветительных, сигнальных, твердых пиротехнических топлив.

Зажигательное действие воспламенительных составов обуславливается количеством тепла, которое передается основному составу от образующихся при горении шлаков (конденсированных продуктов сгорания). Зажигательное действие воспламенительного состава будет тем сильнее, чем выше температура его горения и чем большее количество конденсированных продуктов сгорания останется после его сгорания на поверхности поджигаемого основного состава, см. книгу Шидловский А.А. Основы пиротехники. 1964 г., с.286.

Таким образом, основными требованиями, предъявляемыми к воспламенительным составам, являются высокое количество выделяющейся тепловой энергии (теплота сгорания), высокая температура горения и высокое содержание конденсированных продуктов сгорания.

Известен способ получения пиротехнического воспламенительного состава путем смешения компонентов при соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен или политрифторхлорэтилен	30-85
магний или алюминий, или бор, или титан, или цирконий, или торий, или их смесь с нитридом лития	15-70
дихромат калия или марганцевый диоксид, или нитрат аммония, или перхлората аммония	1-10
свинцовый фторид или фторид натрия	1-10

см. Патент US №3753811, МПК C06B 33/02, C06C 9/00, F02K 9/95, 1973.

Недостатком известного способа является то, что получаемый воспламенительный состав обладает недостаточной теплотой сгорания, температурой горения и недостаточным содержанием конденсированных продуктов сгорания.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения пиротехнического воспламенительного состава, включающий смешение политетрафторэтилена и металлического порошка, в котором в качестве металлического порошка берут магниевый порошок, а перед смешением с металлическим порошком политетрафторэтилен нагревают до 365-385°C в течение 1,5-3,5 ч, его выдерживают при температуре в течение 4-5 ч, а затем охлаждают до 50°C в течение 4-6 ч, его измельчают и рассеивают на две фракции в следующем соотношении: первая фракция от 0 до 315 мкм составляет 55-45 мас.% и вторая фракция 315 до 500 мкм составляет 45-55 мас.%, затем эти фракции смешивают, причем политетрафторэтилен и магниевый порошок берут в соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен	48-52
магниевый порошок	52-48

см. Патент RU №2229462, МПК С06В 21/00, С06В 33/02, 2004.

Пиротехнический воспламенительный состав, полученный по известному способу, обладает недостаточной теплотой сгорания, температурой горения и недостаточным содержанием конденсированных продуктов сгорания.

Задачей изобретения является увеличение теплоты сгорания и температуры горения, а также увеличение содержания конденсированных продуктов сгорания пиротехнического воспламенительного состава.

Техническая задача решается способом получения пиротехнического воспламенительного состава, включающим смешение политетрафторэтилена и металлического порошка, в котором в качестве металлического порошка берут порошок алюминиево-магниевого сплава с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.%, который смешивают с политетрафторэтиленом в соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен	5-15
порошок алюминиево-магниевого сплава	95-85

полученную смесь подвергают механической обработке при ударно-истирающем воздействии с дозой механической энергии 10-50 Дж/г, механически обработанную смесь затем смешивают с политетрафторэтиленом при соотношении, мас.%:

механически обработанная смесь	89,4-82,1
политетрафторэтилен	10,6-17,9

Решение технической задачи позволяет увеличить теплоту сгорания и температуру горения на 10%, а количество конденсированных продуктов сгорания в 3 раза.

Характеристика веществ, используемых при осуществлении способа получения пиротехнического воспламенительного состава.

Политетрафторэтилен марки Ф-4 с температурой начала разложения 425°C, температурой стеклования 120°C, температурой плавления 320-327°C, см. книгу Мадякин Ф.П., Тихонова Н.А. Учебное пособие: Компоненты и продукты сгорания пиротехнических составов. Полимеры и олигомеры: Т. 2 - Казань: Издательство Казанского государственного технологического университета, 2008. - с. 170-171.

Порошок алюминиево-магниевого сплава с размером частиц 80-600 мкм, с содержанием алюминия в сплаве 48 мас.% и магния 52 мас.%, см. книгу Мадякин Ф.П. Учебное пособие: Компоненты и продукты сгорания пиротехнических составов. Основные понятия о пиротехнических составах и компонентах. Низкомолекулярные вещества: Т. 1 - Казань: Издательство Казанского государственного технологического университета, 2006. - с. 352-353.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Пиротехнический воспламенительный состав получают путем смешения политетрафторэтилена и металлического порошка, в качестве которого используют порошок алюминиево-магниевого сплава с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.%, в следующем соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен	15
порошок алюминиево-магниевого сплава
с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.%	85

полученную смесь подвергают механической обработке при ударно-истирающем воздействии с дозой механической энергии 10 Дж/г, механически обработанную смесь затем смешивают с политетрафторэтиленом при соотношении, мас.%:

механически обработанная смесь	89,4
политетрафторэтилен	10,6

Пример 2. Пиротехнический воспламенительный состав получают путем смешения политетрафторэтилена и металлического порошка, в качестве которого используют порошок алюминиево-магниевого сплава с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.% в следующем соотношении мас.%:

политетрафторэтилен	10
порошок алюминиево-магниевого сплава
с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.%	90

полученную смесь подвергают механической обработке при ударно-истирающем воздействии с дозой механической энергии 30 Дж/г, механически обработанную смесь затем смешивают с политетрафторэтиленом при соотношении, мас.%:

механически обработанная смесь	85,6
политетрафторэтилен	14,4

Пример 3. Пиротехнический воспламенительный состав получают путем смешения политетрафторэтилена и металлического порошка, в качестве которого используют порошок алюминиево-магниевого сплава с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.% в следующем соотношении, мас.%:

политетрафторэтилен	5
порошок алюминиево-магниевого сплава
с содержанием алюминия 48 мас.% и магния 52 мас.%	95,

полученную смесь подвергают механической обработке при ударно-истирающем воздействии с дозой механической энергии 50 Дж/г, механически обработанную смесь затем смешивают с политетрафторэтиленом при соотношении мас.%:

механически обработанная смесь	82,1
политетрафторэтилен	17,9

Определение дозы механической энергии производят по методу тест-объектов, см. статью Кузнецов А.Р., Бутягин П.Ю., Павлычев И.К. Лабораторная микромельница для механохимических исследований/журнал «Приборы и техника эксперимента», 1986, №6, с. 201-204, а также статью Бутягин П.Ю., А.Н. Стрелецкий. Кинетика и энергетический баланс в механохимических превращениях/ журнал «Физика твердого тела», 2005, т. 47, выпуск 5, с. 830-836.

Характеристики пиротехнического воспламенительного состава оценивают следующим образом.

Для определения теплоты сгорания состава сжигают навеску массой 0,5 г в калориметрической бомбе, см. книгу Шидловский А.А. Основы пиротехники. 1973 г., с. 58.

Количество выделившегося тепла (Q) определяют по формуле:

Q=С·(Тн-Тк), кДж/кг,

где C - теплоемкость системы (вода + аппаратура), кДж/кг-К; Тн - начальная температура воды, в которую погружена бомба, К; Тк - конечная температура воды, в которую погружена бомба, К.

Температуру горения состава определяют по ГОСТ Р 51271 - 99 методом измерения яркостной температуры пиротехнического пламени. Для этого состав формуют методом глухого прессования в картонные оболочки диаметром 15 мм при давлении 1500 кгс/см² (150 МПа). Испытания смесей проводят при атмосферном давлении в вертикальной камере сжигания.

Количество конденсированных продуктов сгорания состава (Z) оценивают весовым методом, см. книгу И. Быстрое. Краткий курс пиротехники. 1939 г., с. 48.

Навеску состава сжигают в калориметрической бомбе, при этом газообразные продукты сгорания удаляют, а конденсированные продукты извлекают и взвешивают на аналитических весах. Массовую долю конденсированных продуктов сгорания (Z) определяют по формуле:

Z=mk/mн, г/г,

где mk - масса конденсированных продуктов сгорания, г; mн - масса навески состава, г.

Теплота сгорания, температура горения и содержание конденсированных продуктов сгорания пиротехнического воспламенительного состава по примерам конкретного выполнения приведены в таблице 1.

Как видно из примеров конкретного выполнения, совокупность признаков заявляемого способа получения пиротехнического воспламенительного состава по сравнению с прототипом позволяет увеличить теплоту сгорания и температуру горения на 10%, а количество конденсированных продуктов сгорания в 3 раза.

Способ получения пиротехнического воспламенительного состава, включающий смешение политетрафторэтилена и металлического порошка, отличающийся тем, что в качестве металлического порошка берут порошок алюминиево-магниевого сплава с содержанием алюминия 48 мас. % и магния 52 мас. %, который смешивают с политетрафторэтиленом в соотношении, мас. %:

политетрафторэтилен	5-15
порошок алюминиево-магниевого сплава	95-85,

полученную смесь подвергают механической обработке при ударно-истирающем воздействии с дозой механической энергии 10-50 Дж/г, механически обработанную смесь затем смешивают с политетрафторэтиленом при соотношении, мас. %:

механически обработанная смесь	89,4-82,1
политетрафторэтилен	10,6-17,9.