ВЗРЫВЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО Российский патент 2005 года по МПК C06B25/34 C06B45/22 

Изобретение относится к порошкообразным взрывчатым веществам, в частности октогену, с частицами, покрытыми модифицирующим веществом, который может быть использован в высокоэнергетических составах.

Октоген (ОК) по совокупности свойств является одним из предпочтительных кристаллических взрывчатых веществ. Известно, что октоген существует в нескольких полиморфных формах (α, β, γ, δ). Октоген, используемый в производстве взрывчатых веществ и ракетных топлив, представлен кристаллами в β-полиморфной форме, которые стабильны при обычных температуре и давлении и имеют низкую чувствительность к удару. Однако установлено, что β-ОК может превращаться в присутствии жидких компонентов в рецептурах высокоэнергетических составов в α-ОК. Эти переходы приводят к образованию смеси полиморфных форм и, следовательно, увеличивается опасность обращения с таким материалом. В связи с этим возникла необходимость получения индивидуальных частиц октогена, покрытых модифицированным веществом, которое препятствует прямому контакту частиц, что повышает безопасность при работе с ними.

Взрывчатый состав по патенту США №5358587 включает тринитротолуол и гексоген или октоген, в котором на все частицы нанесена полиэтиленовая пленка (модифицирующее вещество). Наносят пленку из полиэтиленового латекса, в котором частицы полиэтилена имеют размер 0,1 мкм и температуру плавления 124°С. Кроме полиэтиленового латекса там же предлагают использовать акриловые латексы.

Недостатком данного взрывчатого состава является низкая прочность крепления полиэтиленовой пленки к частицам гексогена и октогена, так как образуются слабые ва-дер-ваальсовы связи между пленкой и частицами, которые легко разрушаются при эксплуатации полученного состава.

В технике известно также использование в качестве модифицирующих веществ парафина, воска и других смолоподобных веществ.

Наиболее близким к заявляемому является взрывчатое вещество, описанное в патенте США №3702272, где в качестве модифицирующего вещества для покрытия частиц октогена предлагают использовать нитроцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Октоген (гексоген) 80-90

Нитроцеллюлоза 10-20.

В данном взрывчатом веществе нитроцеллюлозная пленка с октогеном образует водородные связи за счет взаимодействия однородных функциональных групп -NO₂. Большое количество модифицирующего вещества, наносимого на поверхности частиц октогена (10-20 мас.% от содержания октогена), способствует образованию толстых пленок, которые не имеют необходимой адгезии к частицам октогена, что приводит к растрескиванию и отслоению пленки в процессе хранения и транспортировки, что ведет к увеличению чувствительности к удару и трению, а следовательно, и к низким эксплуатационным характеристикам полученного вещества.

Задачей настоящего изобретения является разработка состава взрывчатого вещества, обладающего высокими эксплуатационными свойствами за счет снижения чувствительности к удару и трению путем обеспечения в процессе хранения и транспортировки взрывчатого вещества стабильности качества покрытия частиц октогена модифицирующим веществом при одновременном снижении расхода последнего.

Поставленная задача решается предлагаемой рецептурой взрывчатого вещества, содержащего октоген и модифицирующее вещество, нанесенное на его частицы. Особенность заключается в том, что в качестве модифицирующего вещества оно содержит нитрильный эластомер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Октоген 99,01-99,8

Нитрильный эластомер 0,2-0,99.

В качестве нитрильного эластомера могут быть использованы каучуки, содержащие нитрильные группы, например, бутадиеннитрильные каучуки (СКН-18, СКН-26, СКН-40), полиакрилонитрил (ПАН) и др.

Использование в качестве модифицирующего вещества нитрильного эластомера приводит к высоким эксплуатационным характеристикам полученного вещества за счет образования новой, сформированной эластомером поверхности, которая не отслаивается от октогена и не образует трещин из-за высокой степени сродства к исходному веществу, обусловленного процессами химической сорбции.

Т.е. обеспечивается необходимая адгезия между частицами октогена и нитрильным эластомером, что отчетливо видно из результатов микроструктурного анализа на растровом электронном микроскопе. Причем образующаяся на частицах октогена пленка из нитрильного эластомера имеет меньшую толщину, чем в прототипе, в связи со снижением расхода модифицирующего вещества, что также способствует достижению стабильности качества покрытия.

Сравнение предлагаемой рецептуры взрывчатого вещества не только с прототипом, но и с другими составами показало, что в технике не известно взрывчатое вещество, в котором бы имело место предложенное сочетание признаков. А именно такое сочетание позволило получить взрывчатое вещество с высокими эксплуатационными свойствами, т.е. решить поставленную задачу.

Сопоставление адсорбционной способности октогена с модифицированной поверхностью нитрильными эластомерами и нитроцеллюлозой по отношению к органическим жидкостям осуществляли с помощью метода смачивания, который заключается в том, что стеклянные трубки набивают исследуемыми порошкообразными веществами и погружают в нитроэфир на глубину 10 мм. По высоте поднятия столба жидкости судили о смачиваемости веществ (см. таблицу 1).

ТаблицаОбразецВысота столба поднятия нитроэфира, ммOK100ОК+СКН-1835ОК+СКН-2620ОК+СКН-4023ОК+Щ55

В результате проведенного эксперимента были получены следующие зависимости:

- при модификации октогена нитроцеллюлозой (НЦ) происходит образование водородных связей за счет взаимодействия однородных функциональных групп NO₂ октогена и нитроцеллюлозы. Поскольку НЦ имеет более высокое сродство к октогену, чем нитроэфир, то высота поднятия столба жидкого нитроэфира уменьшается, т.е. смачивание модифицированного октогена (ОК+НЦ) нитроэфиром снижается (см. таблицу 1);

- при модификации октогена нитрильным эластомером происходит его химическая адсорбция на поверхности октогена и поскольку эластомер имеет низкое сродство к нитроэфиру, в этом случае смачивание модифицированного октогена (ОК+СКН-26) нитроэфиром происходит в меньшей степени. Высота поднятия столба жидкого нитроэфира резко снижается. С увеличением содержания нитрильного эластомера (до 1,2%) высота поднятия жидкости уменьшается в пять раз (см. таблицу 2).

Таким образом октоген, модифицированный нитрильным эластомером, становится более устойчивым, чем октоген, модифицированный нитроцеллюлозой (прототип), к разрушающему действию нитроэфиров, имеющему место при эксплуатации заявляемого вещества.

Таблица 2Содержание эластомера в составе, масс.%Высота столба поднятия нитроэфира, мм01000,2700,4470,6260,820

При большем содержании эластомера дальнейшего снижения смачиваемости не обнаружено. Т.е. при введении эластомера происходит его химическая адсорбция на поверхности октогена и количество нитрильного эластомера, использованное при этом, достаточно для модификации поверхности всех частиц. Резкое снижение высоты поднятия столба жидкого нитроэфира доказывает, что происходит достижение необходимой адгезии между частицами октогена и нитрильным эластомером.

Заявленный количественный состав компонентов является оптимальным.

Снижение содержания нитрильного компонента менее 0,2% не обеспечивает покрытие всех частиц, что значительно снижает эксплуатационные характеристики вещества. А увеличение содержания нитрильного модификатора выше 1,2% приводит к агломерации частиц и потери сыпучести порошка, что не отвечает технологическим требованиям и также снижает его эксплуатационные характеристики.

Заявляемое взрывчатое вещество характеризуется пониженной чувствительность к удару и трению: чувствительность к удару снижается, что определяли на копре Каста (см. таблицу 3), и чувствительность к трению понижается, что определяли на приборе К-44-11 (см. таблицу 4).

Таблица 3  Частость взрывов,%Критерий чувствительностиВес груза 5 кгОКОК+НЦОК+СКН-18ОК+СКН-26ОК+СКН-40Нижний предел, мм:      500 10010088608830021008000250 880000Таблица 4Критерий чувствительностиОКОК+НЦОК+СКН-18ОК+СКН-26ОК+СКН-40Нижний предел, кгс/см²21002300240027002400

Изготовление заявляемого взрывчатого вещества производится известным в технике способом и на известном оборудовании. В раствор нитрильного эластомера при перемешивании вводят порошок октогена. Затем октоген отделяют от раствора, подвергают высушиванию до постоянного веса и термостатируют для осуществления процесса химического взаимодействия нитрильного эластомера с функциональными группами октогена. Входящие в рецептуру компоненты изготавливаются промышленностью. Наличие же взрывчатого вещества, обладающего высокими эксплуатационными характеристиками, не вызывает сомнений.

Изобретение относится к порошкообразным взрывчатым веществам. Предложено взрывчатое вещество, содержащее октоген и модифицирующее вещество, нанесенное на его частицы. В качестве модифицирующего вещества взрывчатое вещество содержит нитрильный эластомер. Изобретение направлено на снижение чувствительности к удару и трению, обеспечение стабильности качества покрытия частиц октогена модифицирующим веществом в процессе хранения и транспортировки. 4 табл.

Взрывчатое вещество, содержащее октоген и модифицирующее вещество, нанесенное на его частицы, отличающееся тем, что в качестве модифицирующего вещества оно содержит нитрильный эластомер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Октоген 99,01-99,8

Нитрильный эластомер 0,2-0,99