СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВА Российский патент 2001 года по МПК B08B9/49 C06B21/00 

Изобретение относится к способу изготовления состава, предназначенного, в частности, для использования его в самодвижущихся устройствах для чистки труб или систем трубопроводов.

Известен способ изготовления состава, включающий подготовку компонентов, которая заключается в их измельчении и сушке, приготовление порошкообразного состава путем перемешивания компонентов, гранулирование, сушку и уплотнение [1].

Недостатком известного способа является его пожаро- и взрывоопасность при приготовлении порошкообразного состава.

Наиболее близким по технической сущности и числу общих признаков является способ приготовления состава, принятый в качестве прототипа, и заключающийся в подготовке и смешивании связующего и горючего веществ с последующим формованием порченной смеси [2].

Недостатком известного способа является высокая взрывопожароопасность.

Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является повышение эффективности изготовления и эксплуатации.

Технический результат от использования заявленного способа заключается в сохранении высокой реакционной активности металлосодержащего горючего как на стадии изготовления гидрореагирующего состава, так и при длительном хранении изделия.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления гидрореагирующего состава, включающем подготовку и смешивание компонентов в виде связующего и горючего, и последующее их формование, согласно изобретению в качестве компонентов используют пирофорные металлосодержащие горючие и водорастворимое полимерное связующее. Это позволяет предотвратить окисление пирофорного металлосодержащего горючего кислородом воздуха путем предварительного смешивания пирофорного металлосодержащего горючего с водорастворимым полимерным связующим на стадии подготовки компонентов.

В качестве связующего в известных составах используются нерастворимые в воде вещества, что исключает взаимодействие компонентов состава с водой. Поэтому в известные гидрореагирующие составы вводятся порошкообразные окислители, продукты разложения которых необходимы для зажигания (активации) частиц металла, что обеспечивает протекание вторичной химической реакции металла с водой [3].

Известно [4] , что порошкообразные металлы с увеличением дисперсности более активно взаимодействуют с кислородом воздуха. Начиная с некоторого критического диаметра, создаются условия, при которых скорость выделения тепла за счет окисления металла начинает превышать скорость теплоотвода. Срыв теплового равновесия неизбежно приводит к самовозгоранию порошка. При нормальных условиях в воздушной среде критические параметры самовозгорания, в первую очередь, будут определяться размером частиц. Например, критический размер алюминия, при котором порошок становится пирофорным, составляет 0,7-0,85 мкм. Порошкообразные металлические порошки для исключения самовозгорания пассивируют медленным окислением на стадии получения порошков или капсулируют водонерастворимыми полимерными пленками (например, кремнийорганическими). Это обеспечивает безопасность производственного процесса изготовления составов, но приводит к существенному снижению энергетических характеристик и практически исключает прямое взаимодействие металлического горючего гидрореагирующих составов с основным окислителем - водой [5].

Из вышесказанного видно, что известные технические решения не позволяют достичь названного технического результата, в то время как в заявленном способе обеспечивается прямое взаимодействие с водой металлических частиц путем покрытия их водорастворимой пленкой. Это дает возможность исключить из состава порошкообразный окислитель.

Заявителем не обнаружено технических решений, содержащих операцию по предотвращению окисления кислородом воздуха пирофорного металлосодержащего горючего на стадии подготовки компонентов путем смешивания с водорастворимым полимерным связующим, не обнаружено также использование в качестве компонентов для приготовления гидрореагирующего пиротехнического состава пирофорных металлосодержащих горючих и водорастворимых связующих.

Это позволяют сделать вывод о соответствии заявленного способа критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Сущность заявленного способа заключается в том, что в процессе приготовления гидрореагирующего состава в качестве горючего используют пирофорные металлосодержащие вещества, например ультрадисперсный порошкообразный алюминий, магний, сплав алюминия с магнием, а в качестве связующего - водорастворимое полимерное связующее, например раствор полиэтиленоксида в диоксане или метиловом спирте. Кроме того, на стадии подготовки компонентов пирофорный металлосодержащий порошок смешивают с водорастворимым полимерным связующим для предотвращения окисления кислородом воздуха.

В качестве примера реализации способа приводится процесс изготовления состава, где в качестве горючего компонента используется ультрадисперсный порошок алюминия, который получают, например, методом электродуговой плазменной переконденсации в среде инертного газа аргона. Средний размер частиц порошкообразного алюминия - 0,2 мкм, а содержание основного металла - 99,6 мас.%.

Порошок ультрадисперсного алюминия (УДА) хранится в герметичной таре под слоем водорастворимого пластификатора, например диоксана, что исключает его окисление кислородом воздуха.

Смесь УДА с диоксаном переносится в смеситель якорного типа, в который предварительно вносится расчетное количество раствора водорастворимого полимера, например полиэтиленоксида в диоксане.

Затем смесь доводится до пастообразного состояния путем непрерывного перемешивания при комнатной температуре.

Полученная паста формуется в гранулы путем проходного прессования через фильеры. Гранулирование проводится при комнатной температуре и постоянном вакуумировании для удаления избыточного количества летучего растворителя-диоксана.

Использование предложенного способа позволяет обеспечить безопасное изготовление гидрореагирующих составов, которые могут найти применение для чистки труб или систем трубопроводов, а также для термохимической обработки скважин с целью повышения их дебета и в качестве источника энергии в гидрореактивных двигателях.

Источники информации
1. А. А.Шидловский, "Основы пиротехники", Москва, "Оборонная промышленность", 1954 г., с.14-15.

2. Краткий энциклопедический словарь "Энергетические конденсированные системы", М., "Янус-К", 1999 г., с. 457-459 [2].

3. А. А.Шидловский, "Основы пиротехники", Москва, "Оборонная промышленность", 1954 г., стр. 47.

4. Краткий энциклопедический словарь, "Энергетические конденсированные системы", М., "Янус-К", 1999 г., с. 379.

5. Краткий энциклопедический словарь, "Энергетические конденсированные системы", М., "Янус-К", 1999 г., с. 183.

Способ изготовления состава для повышения эффективности изготовления и эксплуатации заключается в том, что в качестве связующего вещества используют водорастворимое полимерное связующее, а в качестве горючего - пирофорное металлосодержащее вещество. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления состава, заключающийся в подготовке и смешивании связующего и горючего веществ и последующем формовании полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества используют водорастворимое полимерное связующее, а в качестве горючего - пирофорное металлосодержащее вещество, при этом на стадии подготовки металлосодержащего вещества осуществляют его предварительное смешивание с водорастворимым полимерным связующим для предотвращения окисления кислородом воздуха. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого полимерного связующего используют раствор полиэтиленоксида в диоксане или метиловом спирте, а в качестве пирофорного металлосодержащего вещества - ультрадисперсный порошкообразный алюминий, магний или сплав алюминия с магнием.