СТАБИЛИЗАТОР ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ПОРОХОВ И ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ И СПОСОБ ИХ ОБРАБОТКИ Российский патент 2004 года по МПК C06B25/18 C06B21/00 C06B25/28 C06D5/00 

Изобретение относится к области нитроцеллюлозных пороков и твердых ракетных топлив, находящих применение в ствольных и ракетных системах.

Известно, что в настоящее время для стабилизации нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив используют N-нитрозодифениламин, алкилированные производные дифенилмочевины (центролиты), дифениламин в концентрациях 0,2-4 мас.% (RU 2093500 С1, 1997; RU 2026276 C1, 1995; RU 2198870 С2, 2003; US 391776, 1975).

В качестве наиболее близкого аналога настоящей группы изобретений могут быть приняты стабилизатор химической стойкости нитроцеллюлозных порохов - дифениламин и способ стабилизации химической стойкости нитроцеллюлозных порохов дифениламином (Краткий энциклопедический словарь. Энергетические конденсированные системы. М.: Янус-К, 2000. С.407-408).

Недостатком известных стабилизаторов нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив является то, что используемые в настоящее время в качестве стабилизаторов N-нитрозадифениламин, центролиты и дифениламин в процессе получения, хранения, использования, переработки и утилизации нитроцеллюлозосодержащих (пироксилинсодержащих) материалов, порохов образуют токсичные вещества, причем сами эти стабилизаторы относятся к веществам различных классов опасности (Вредные вещества в промышленности. Под редакцией Н.В.Лазарева. Л.: Химия, 1969). Кроме того, недостатком известных стабилизаторов нитроцеллюлозных материалов является ограниченность их ассортимента, что не позволяет получать разнообразные композиционные материалы, пороха с заданными свойствами без ввода дополнительных компонентов.

Задачей настоящего изобретения является улучшение качества нитроцеллюлозных материалов, а также их свойств и экологии в процессе получения, хранения, использования, переработки и утилизации за счет универсальности свойств вводимых веществ, позволяющих упростить их композиционный состав, а также получение порохов и твердых ракетных топлив с заданным свойствами при одновременном увеличении ассортимента применяемых веществ для стабилизации нитроцеллюлозных порохов и твердых топлив.

Решение поставленной задачи достигается использованием в качестве стабилизатора химической стойкости нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив соединения 2,2,4-триметилзамещенного 1,2,3,4-тетрагидрохинолина общей формулы

где при R=Н оно является 2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином;

при R=ОН в положении 6 оно является 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином;

при R=ОС₂Н₅ в положении 6 оно является 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином;

при R=ОН в положении 8 оно является 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином;

при R=ОСН₃ в положении 8 оно является 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином.

Поставленная задача решается также способом обработки нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив с использованием в качестве стабилизатора химической стойкости соединения 2,2,4-триметилзамещенного 1,2,3,4-тетрагидрохинолина вышеуказанной формулы в количестве 0,1-10,0% от массы обрабатываемого материала.

Известно использование соединений ряда 2,2,4-триметилзамещенных 1,2-тетрагидрохинолинов в качестве стабилизатора для хранения бактерий (RU 95113767 А, 1997).

Использование указанных соединений в качестве стабилизатора химической стойкости нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив является новым, не известным из уровня техники.

Новым и неочевидным является установление того, что введение указанных соединений в состав нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив в количестве 0,1-10% от их массы обеспечивает требуемую химическую стойкость, при этом токсичных продуктов превращения применяемых указанных соединений обнаружено не было.

Нижеследующие примеры поясняют, но не ограничивают настоящее изобретение. Во всех примерах образцы готовились по известной классической технологии.

Пример 1.

В 50 мл этилацетата (ЭА) растворяют навеску стабилизатора химической стойкости 2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в количестве 0,5% от массы пироксилина, взятую с точностью 0,0001 г, затем засыпают 5 г пироксилина с содержанием азота не менее 212,0 мл NO/г (с учетом влажности = 57,3 мас.%). Полученную смесь периодически перемешивают в течение 24-28 часов до образования однородной массы. Массу разливают по поверхности формы до пленки и сушат. Полученную нитроцеллюлозную пленку разрезают на полоски и определяют их химическую стойкость по ОСТ В 84-2085-92 при температуре 110°С.

В условиях примера 1 использовали также 6-этокси- или 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в количестве 0,4 и 0,6% соответственно от массы пироксилина. При этом получили аналогичный эффект в отношении химической стойкости, пламягашения и баллистических характеристик.

Пример 2.

В 50 мл этилацетата (ЭА) растворяют навеску стабилизатора химической стойкости 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в количестве 5,0% от массы баллистита, взятую с точностью 0,0001 г, затем засыпают 5 г баллистита. Полученную смесь периодически перемешивают в течение 24-28 часов до образования однородной массы. Массу разливают по поверхности формы до пленки и сушат. Полученную нитроцеллюлозную пленку разрезают на полоски и определяют их химическую стойкость по ОСТ В 84-2085-92.

Пример 3.

В 50 мл этилацетата (ЭА) растворяют навеску стабилизатора химической стойкости 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в количестве 9,0% от массы кордита, взятую с точностью 0,0001 г, затем засыпают 5 г кордита. Полученную смесь периодически перемешивают в течение 24-28 часов до образования однородной массы. Массу разливают по поверхности формы до пленки и сушат. Полученную нитроцеллюлозную пленку разрезают на полоски и определяют их химическую стойкость по ОСТ В 84-2085-92.

Пример 4.

В 50 мл этилацетата (ЭА) растворяют навеску стабилизатора химической стойкости 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в количестве 0,2% от массы пироксилина, взятую с точностью 0,0001 г, затем засыпают 5 г пироксилина с содержанием азота не менее 212,0 мл NO/г (с учетом влажности = 57,3 мас.%). Полученную смесь периодически перемешивают в течение 24-28 часов до образования однородной массы. Массу разливают по поверхности формы до пленки и сушат. Полученную нитроцеллюлозную пленку разрезают на полоски и определяют их химическую стойкость по ОСТ В 84-2085-92.

Пример 5.

В 50 мл этилацетата (ЭА) растворяют навеску стабилизатора химической стойкости 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина в количестве 0,1% от массы пироксилина, взятую с точностью 0,0001 г, затем засыпают 5 г пироксилина с содержанием азота не менее 212,0 мл NO/г (с учетом влажности = 57,3 мас.%). Полученную смесь периодически перемешивают в течение 24-28 часов до образования однородной массы. Массу разливают по поверхности формы до пленки и сушат. Полученную нитроцеллюлозную пленку разрезают на полоски и определяют их химическую стойкость по ОСТ В 84-2085-92.

Химическая стойкость полученных образцов определялась по ОСТ В 84-2085-92 (Монометрический метод определения стойкости всех видов порохов). В результате проведенных тестов была показана эффективность стабилизаторов химической стойкости при введении их в образцы в количестве 0,1-10% от массы, при этом достигалась требуемая стабильность композиций.

В результате проведенных тестов была показана эффективность стабилизаторов при введении их в образцы в количестве 0,1-10% от массы, при этом достигалась требуемая стабильность композиций при повышении показателя пламягашения и баллистических характеристик. Кроме того, использование указанных соединений класса 2,2,4-триметилзамещенного 1,2,3,4-тетрагидрохинолина при обработке нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив обеспечивает их повышенную свето- и термостойкость, а также способствует ингибированию радикальных процессов при улучшении экологии.

Изобретение относится к области нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив, находящих применение в ствольных и ракетных системах. Предложен стабилизатор химической стойкости нитроцеллюлозного пороха и твердого ракетного топлива, представляющий собой соединение 2,2,4-триметилзамещенного 1,2-тетрагидрохинолина, являющееся 2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином или 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2-тетрагидрохинолином. А также предложен способ обработки нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив с использованием указанного стабилизатора химической стойкости. Введение одного из указанных соединений в состав нитроцеллюлозных порохов или твердых ракетных топлив в количестве 0,1-10% от их массы обеспечивает требуемую химическую стойкость нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив без превращения применяемых указанных соединений в токсичные продукты. При этом достигается повышение показателя пламягашения и баллистических характеристик. Кроме того, использование указанных соединений ряда 2,2,4-триметилзамещенных 1,2-тетрагидрохинолинов при обработке нитроцеллюлозных порохов и твердых ракетных топлив обеспечивает повышенную свето- и термостойкость указанных материалов и способствует ингибированию процессов радикального окисления при улучшении экологии. 2 с.п. ф-лы.

1. Стабилизатор химической стойкости нитроцеллюлозного пороха и твердого ракетного топлива, представляющий собой соединение 2,2,4-триметилзамещенного 1,2,3,4-тетрагидрохинолина общей формулы

где при R=H оно является 2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, при R=OH в положении 6 оно является 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, при R=OС₂Н₅ в положении 6 оно является 6-этокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, при R=OH в положении 8 оно является 8-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином, при R=ОС₂Н₃ в положении 8 оно является 8-метокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолином.