ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ Российский патент 2007 года по МПК C06B33/00 

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в электровоспламенителях и воспламенительных устройствах в качестве воспламенительного состава.

В электровоспламенителях и воспламенительных устройствах применяются различные воспламенительные пиротехнические составы, которые должны легко воспламеняться от начального импульса, в частности от теплового импульса мостика накаливания. Помимо этого составы данного класса должны обладать рядом специфических свойств, таких как высокая воспламеняющая способность, образование форса пламени, образование газообразных или конденсированных продуктов горения (или то и другое вместе), а также быть безопасными при производстве и использовании, технологичными и т.д. Таким образом, учитывая большое разнообразие средств воспламенения, не представляется возможным иметь какой-то универсальный воспламенительный состав.

Наиболее известным воспламенительным составом является дымный порох (Ю.В.Шагов. Взрывчатые вещества и пороха. М.: Воениздат, 1976, с.101, 102), представляющий собой смесь нитрата калия в качестве окислителя и уголь древесный и серу в качестве горючего в соотношении (мас.%):

нитрат калия75уголь15сера10.

Продукты горения дымного пороха (газообразные и конденсированные в соотношении ˜50:50 мас.%) образуют форс пламени, обладающий высокой воспламеняющей способностью. Тем не менее, при всех своих достоинствах дымный порох имеет ряд недостатков, таких как высокая гигроскопичность и очень высокая чувствительность к механическим воздействиям, что делает его производство и применение весьма опасным. Кроме этого, высокое газовыделение (280 см³/г, н.у.) ограничивает применение дымного пороха в ряде конструкций замкнутого типа.

Примером воспламенительного безгазового состава может быть пиротехнический состав (Патент России №2091359, кл. С06В 29/04, Бюл. №27, 1997), включающий в себя перхлорат калия в качестве окислителя и порошки титана и алюминия в качестве горючего при следующем соотношении компонентов (мас.%):

перхлорат калия6-8титан82-92алюминий2-10.

При горении данного состава выделяется всего 0,65-4,5 см³/г (н.у.) и образуются компактные шлаки. Недостатком данного состава является его очень высокая чувствительность к трению (1-2 класс опасности). Помимо этого, наличие большого количества металла в составе и его высокой электропроводности не позволяет использовать его в электровоспламенителях.

Известны малогазовые воспламенительные пиротехнические составы на основе таких окислителей, как оксиды свинца (PbO₂, Pb₃O₄) и порошка циркония в качестве горючего (Вспомогательные системы ракетно-космической техники. М.: Мир, 1970, с.41). Существенным недостатком данных составов является очень высокая чувствительность к трению и плохая прессуемость (наличие сколов и выкрашиваний при прессовании).

Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является пиротехнический состав (Патент Канады №471931, опубл. 6.03.1951), содержащий в качестве окислителя сурик свинцовый (Pb₃O₄), а в качестве горючего порошок циркония с размером частиц менее 5 мкм (мас.%):

сурик свинцовый35-80цирконий20-65.

При приготовлении состава используется технологическая добавка: нитроцеллюлоза в количестве не менее 1% сверх 100%. Состав имеет скорость горения 20-50 мм/с, является малогазовым и по нашим данным надежно воспламеняется мостиком накаливания (диаметром 30 мкм и выше).

Недостатками данного состава являются очень высокая чувствительность к механическим воздействиям и низкий температурный предел применения, обусловленный низкой термостойкостью нитроцеллюлозы (температура воспламенения состава равна 180°С).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение температурного предела применения состава (повышение температуры воспламенения), уменьшение удельного газовыделения и снижение чувствительности к трению и удару при сохранении высокой чувствительности к тепловому импульсу мостика накаливания.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат:

температура воспламенения240-520°С;скорость горения30-90 мм/с;чувствительность к трению5-7 класс опасности;чувствительность к удару20 класс опасности;удельное газовыделение8-12 см³/г;чувствительность к тепловому импульсу мостика накаливания1,05-1,12 А.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известный пиротехнический состав, содержащий в качестве окислителя сурик свинцовый (Pb₃O₄), в качестве горючего порошок циркония и технологическую добавку, согласно изобретению в качестве технологической добавки он содержит порошок дисульфида молибдена (MoS₂) при следующем соотношении компонентов (мас.%):

сурик свинцовый65-80цирконий20-30дисульфид молибдена3-6.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является замена в составе технологической добавки нитроцеллюлозы (материала с низкой термостойкостью) на дисульфид молибдена (материал более термостойкий и обладающий антифрикционными свойствами) и новое соотношение компонентов, что позволило повысить термостойкость и температуру воспламенения состава, снизить удельное газовыделение, уменьшить чувствительность к механическим воздействиям.

Для экспериментальной отработки заявляемый состав изготавливался из порошков:

сурик свинцовый<40 мкм;цирконий<40 мкм;дисульфид молибдена<100 мкм.

Смешение компонентов осуществлялось в шаровом смесителе.

Температура воспламенения определялась на установке для ДТА при нагреве пробы состава массой ˜0,5 г в вакууме (˜10^-1 мм рт. ст.) с линейной скоростью 15-20 К/мин. Газовыделение состава определялось сжиганием образцов в установке, предварительно вакуумированной до остаточного давления ˜10^-2 мм рт. ст. Чувствительность состава к механическим воздействиям (трение, удар) определялась по стандартным методикам. Чувствительность к мостику накаливания определялась для нихромового мостика диаметром 40 мкм и длиной 3 мм по току, соответствующего 50% воспламенению.

Результаты проведенных испытаний представлены в табл.1.

Экспериментальная отработка показала, что заявляемый состав имеет:

- температуру воспламенения 240-520°С (вместо 180°C у прототипа), что позволяет повысить его температурный предел применения и пожаробезопасность конструкций в целом;

- удельное газовыделение 8-12 см³/г (вместо 19 см³/г у прототипа), что уменьшает давление в изделиях замкнутого типа;

- чувствительность к трению 5-7 класс опасности (2 класс опасности у прототипа), а чувствительность к удару 20 класс опасности (8 класс опасности у прототипа), что делает производство состава и снаряжение изделий более безопасным;

- высокую чувствительность к тепловому воздействию мостика накаливания;

- заявляемый состав технологичен, что позволяет осуществлять его прессование без сколов и выкрашиваний.

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к воспламенительным составам, которые могут быть использованы в электровоспламенителях и воспламенительных устройствах. Предложен воспламенительный пиротехнический состав, содержащий сурик свинцовый в качестве окислителя, порошок циркония в качестве горючего и порошок дисульфида молибдена в качестве технологической добавки. Изобретение направлено на создание воспламенительного пиротехнического состава с температурой воспламенения 240-520°С, чувствительностью к трению 5-7 класса опасности, чувствительностью к удару 20 класса опасности; удельным газовыделением 8-12 см³/г и чувствительностью к мостику накаливания 1,05-1,12 А. 1 табл.

Воспламенительный пиротехнический состав, содержащий сурик свинцовый в качестве окислителя, порошок циркония в качестве горючего и технологическую добавку, отличающийся тем, что в качестве технологической добавки он содержит порошок дисульфида молибдена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сурик свинцовый65-80Порошок циркония20-30Порошок дисульфида молибдена3-6