ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНЫЙ УДАРНЫЙ СОСТАВ Российский патент 2003 года по МПК C06B25/04 C06B25/32 C06C7/00 

Изобретение относится к области средств инициирования, а более конкретно к области капсюльных составов (КС), которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях (KB) к патронам стрелкового и охотничьего оружия, а также средствам воспламенения военного назначения.

Одной из проблем данной области является высокая токсичность образующихся при стрельбе продуктов срабатывания, т.к. в основной массе штатных КС используются высокотоксичные свинцовосодержащие соединения и, в частности, инициирующие взрывчатые вещества: азид свинца, стифнат свинца, композиция азида свинца и стифната свинца (использование гремучей ртути ограничено). Опасность продуктов взрывчатого разложения этих составов для человека велика, особенно в закрытых помещениях (стрельба в тире, монтажные работы в помещении), т. к. свинец и ртуть относятся к 1-й группе опасности по степени воздействия (ПДК для соединений свинца и ртути 0,01 мг/м³).

Известны нетоксичные КС, не образующие при срабатывании соединений свинца и ртути и содержащие в качестве ИВВ диазодинитрофенол (ДАДНФ) в смеси с тетразеном, однако анализ этих составов показал, что они имеют ряд существенных недостатков, относящихся как к ДАДНФ, так и к другим компонентам, в частности к патентуемым окислителям: перекись цинка, как правило, содержит балластные соли - окись и гидроокись, использование двуокиси марганца способствует расслаиванию состава, т.к. ее удельный вес значительно превосходит удельные веса других компонентов (составы по патентам США 4675059, С 06 В 33/04, 1987; 4581082, С 06 В 25/04, 1986 и др.), ДАДНФ, в свою очередь, обладает исключительными красящими свойствами, отсутствует промышленная технология, обеспечивающая получение однородного сыпучего мелкокристаллического продукта - получается либо аморфный несыпучий продукт, либо гранулы, способствующие расслаиванию состава. В рецептурах составов на базе ДАДНФ вследствие его недостаточной чувствительности для повышения чувствительности и мощности (воспламеняющей способности) зачастую используют добавки порошков металлов (Al, Zr) или их сплавов, что усиливает эрозионное действие продуктов срабатывания составов на поверхность ружейного канала (составы по патенту США 4608102, С 06 В 25/34, 1986). До настоящего времени ни один из составов на основе ДАДНФ в России не принят на производство.

Запатентованы за рубежом в качестве малотоксичных компонентов и другие ИВВ: стронциевые соли моно- и динитрогидроксиазобензола с использованием в качестве окислителя перекиси цинка (составы по патенту США 4581082; заявке Германии 3321943, С 06 В 25/04, 1984; ЕР 0129081, С 06 В 25/00, 1987 - маломощные), азид меди (РСТ Int. Appl., WO 98/28.244, C 06 B, 1998, - Chemical Abstracts, v. 129, 1992) - исключительно чувствительное соединение, сухой азид меди взрывается даже при снятии с бумажного фильтра (Л.И.Багал. Химия и технология ИВВ. Москва, 1975. Стр. 235).

Известны малотоксичные составы на основе солей динитробензофуроксана (ДНБФ), например, в патенте США 4963201 (C 06 B 45/00, 1990) наряду с ДАДНФ применяется калиевая соль ДНБФ (ДНБФК), однако из-за используемого в рецептурах в качестве окислителя азотнокислого стронция эти составы, как показали наши исследования, исключительно гигроскопичны. По технологическим причинам (слеживаемость, склонность к расслаиванию) также не используются составы по патентам французской фирмы NCS PYROTECHNIE et TECHNOLOGIES (ЕР 0334725, C 06 B 31/00, С 06 С 7/00, 1990; патент Франции 2693721, С 06 С 7/00, 7/04, 1992), содержащие ДНБФК, тетразен, окись меди, силицид кальция и стекло.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является ударный пиротехнический состав по патенту РФ 2144523 (С1, 16.11.1998, МПК⁷ C 06 B 25/06, 35/00), содержащий 45-30 мас.% ДНБФК, 4-6 мас.% тетразена, 35-40 мас. % одноосновного стифната калия, 16-24 мас. % инертного сенсибилизатора (прототип).

Особенность состава-прототипа состоит в том, что предлагаемое сочетание компонентов позволяет получить экологически чистый (без свинца и ртути) ударный состав. Однако по комплексу свойств (чувствительности, мощности, стойкости, технологичности) получаемые при этом малотоксичные составы уступают штатным ТНРС-тетразеновым, а тем более гремучертутным составам (составы работают нестабильно и наличие высокотвердого инертного сенсибилизатора типа стекла способствует увеличению частости срабатываний в прессе при снаряжении).

Технической задачей настоящего изобретения является создание ударного воспламенительного состава, не содержащего соединений свинца и ртути, повышенной мощности с уровнем чувствительности и безопасности штатных свинец- или ртутьсодержащих составов, например ТНРС-тетразеновых.

Техническая задача достигается тем, что состав содержит ДНБФК, тетразен, сенсибилизатор, тетранитропентаэритрит (ТЭН) и связующее (смола или органический полимер) при оптимальном соотношении названных компонентов.

Связующее вводится в сенсибилизатор, например в тонкоизмельченное стекло, при этом компоненты берутся в следующих соотношениях, мас.%:
Сенсибилизатор - 95-99,5
Связующее - 5-0,5
Химические компоненты согласно данному изобретению могут сочетаться в различных соотношениях в зависимости от требований к получаемому составу и могут колебаться в следующих пределах, мас.%:
Калиевая соль динитробензофуроксана - 25-60
Тетразен - 4-10
Сенсибилизатор со связующим - 16-25
Тетранитропентаэритрит - 15-40
Введение в рецептуру состава ТЭНа (штатное мощное вторичное ВВ в противоположность к одноосновному стифнату калия, используемому в рецептуре патента-прототипа, нерастворимое в воде) не только приводит к увеличению мощности и чувствительности состава, но и способствует улучшению технологических свойств состава (гравплотность, сыпучесть, влагостойкость) по сравнению с прототипом.

В качестве связующего могут браться соединения, выбранные из группы естественных или искусственных смол, другие органические полимеры: коллоксилин, нитропленка, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, абиетиновая смола, шеллак, гуммиарабик и др.

Связующее вводится в рецептуру путем обработки сенсибилизатора, например тонкоизмельченного оконного стекла, 5-10% раствором смолы или органического полимера (например, ацетоновым раствором коллоксилина или лаком на основе нитропленки) из расчета содержания связующего (коллоксилина или нитропленки) в сенсибилизаторе в количестве (5-0,5)%. Введение в инертный сенсибилизатор связующего не только улучшает технологические свойства состава (сыпучесть, прессуемость), что увеличивает безопасность состава при снаряжении сухим прессованием, но и способствует повышению стойкости к влаге, к тому же связующее может являться дополнительной энергетической добавкой (в случае использования коллоксилина или нитропленки).

Использование данного изобретения позволяет получить воспламенительный ударный состав и изделия на его основе повышенной мощности с чувствительностью и технологической безопасностью на уровне штатных ТНРС-тетразеновых составов, не образующие при срабатывании высокотоксичных соединений (типа свинца или ртути).

Изменение массового содержания компонентов состава за предлагаемые пределы повлечет получение неудовлетворительных характеристик по чувствительности и мощности состава:
- увеличение количеств ИВВ и сенсибилизатора приведет к потере мощности состава, уменьшение - к потере чувствительности;
- увеличение или уменьшение количества ТЭНа приведет к потере чувствительности состава;
- увеличение количеств связующего в сенсибилизаторе приведет к снижению чувствительности состава, уменьшение - к потере технологической безопасности.

Предлагаемый состав изготавливается путем механического смешения сухих компонентов порциями по 5-10 г (в лабораторных условиях) или партиями по 200-400 г (в заводских условиях на виброустановке или в барабанах-смесителях).

Согласно формуле изобретения были подобраны варианты рецептур составов (табл. 1), проведены их термодинамические расчеты и определена сила составов.

Предложенные составы как и составы патента-прототипа не содержат высокотоксичных соединений (в продуктах срабатывания нет свинца), однако превосходят последние по силе состава (табл.2), что является положительным фактором, влияющим на стабильность воспламенения порохового заряда.

Были проведены сравнительные испытания по определению рабочих параметров КВ типа ВОХЕR, снаряженных составами штатными, по патенту-прототипу и предлагаемыми. Результаты испытаний показали (см.табл.3), что опытные КВ с предложенными рецептурами имеют чувствительность к удару и баллестические характеристики на уровне штатных КВ и превосходят по мощности воспламенительного импульса и длительности его воздействия КВ с составом по патенту-прототипу.

В табл. 4 приведены результаты сравнительных испытаний образцов состава рецептуры "8" (36 мас.% ДНБФК, 10 мас.% тетразена, 30 мас.% ТЭНа, 23,53 мас. % стекла, 0,47 мас.% связующего) с использованием различных связующих.

Эффективность патентуемых составов была подтверждена испытаниями снаряженных ими КВ типа ВОХЕR в 9 мм патронах стрельбой из пистолетов типа ПМ и Парабеллум. Предлагаемые составы обеспечили баллестические характеристики и параметры стрельбы, требуемые для патронов данного типа.

Составы предложенной рецептуры являются неоржавляющими, не содержат в продуктах срабатывания высокотоксичных соединений типа свинца или ртути, превосходят прототип по силе состава, имеют необходимую чувствительность (на уровне свинцовосодержащих составов) и обеспечивают высокие баллистические характеристики, отвечающие требованиям, предъявляемым к составам для КВ к 9 мм пистолетным патронам.

Изобретение относится к области средств инициирования, а именно к капсюльным составам, которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях (KB) к патронам стрелкового и охотничьего оружия, а также в других средствах воспламенения военного назначения. Согласно изобретению ударный воспламенительный состав содержит калиевую соль динитробензофуроксана, тетразен, сенсибилизатор, тетранитропентаэритрит и связующее. Изобретение направлено на создание ударного воспламенительного состава, не содержащего соединений свинца и ртути, повышенной мощности, с уровнем чувствительности и безопасности штатных свинец- или ртутьсодержащих составов, например ТНР-тетразеновых. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Ударный воспламенительный состав, содержащий калиевую соль динитробензофуроксана, тетразен и сенсибилизатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тетранитропентаэритрит и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Калиевая соль динитробензофуроксана - 25-60
Тетразен - 4-10
Сенсибилизатор со связующим - 16-25
Тетранитропентаэритрит - 15-40
2. Ударный воспламенительный состав по п.1, отличающийся тем, что он содержит сенсибилизатор со связующим в следующем соотношении, мас.%:
Сенсибилизатор - 95-99,5
Связующее - 5-0,5