СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО ПОРОХА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2010 года по МПК C06B25/24 C06B21/00 

Описание патента на изобретение RU2382020C2

Изобретение относится к области получения порохов для стрелкового оружия, например гладкоствольного дробового ружья 12,16 и 20 клб.

Известны способы получения двухосновных сферических порохов (СФП) с содержанием нитроглицерина (НГЦ) до 32 мас.% [1-4], заключающиеся в получении порохового лака в водной среде в присутствии растворителя (например, этилацетата), диспергировании его на сферические частицы при действии эмульгатора (мездрового клея, желатина или других ПАВ), обезвоживании эмульгированных частиц (при получении плотных гранул) с последующей отгонкой растворителя. Пороха имеют высокую себестоимость, требуется наличие фазы изготовления пластификатора и баллиститной массы, имеются технологические трудности при получении пористых порохов (с плотностью 0,9-1,1 г/см3).

Существуют способы получения баллиститных порохов [5,6], согласно которым компоненты пороха (нитраты целлюлозы - НЦ, НГЦ, стабилизатор, наполнитель) смешиваются в смесителе, например в теплой воде, затем после отжима воды масса пропускается через горячие вальцы. Происходит уплотнение и полная пластификация пороховой массы. Получающееся полотно режут на пластинки заданных размеров или скатывают в рулоны и прессуют через соответствующие матрицы для получения трубок или нитей. Способы трудоемки и опасны.

Предложен способ получения бездымного пороха, основанный на принципе насыщения сферических гранул СФП жидким нитроэфиром (например, НГЦ, динитраты этиленгликоля и др.) и состоящий из следующих операций: перемешивание гранул НЦ в воде до образования суспензии, введение в суспензию несмешивающегося с водой растворителя НЦ, выдержка суспензии до полного поглощения растворителя гранулами НЦ, добавление к суспензии раствора НГЦ или другого нитроэфира в том же растворителе, выдержка суспензии до момента насыщения НЦ-гранул нитроэфиром и удаление растворителя из гранул [7]. К недостаткам способа следует отнести применение в качестве растворителей хлористого метилена, четыреххлористого углерода. Последний в соответствии с Монреальским протоколом является запрещенным озоноразрушающим веществом.

Наиболее близким техническим решением (прототип) [8] является способ получения двухосновного пороха, включающий пропитку сформированных элементов пороха НГЦ, удаление растворителя, отличающийся тем, что пропитку сформированных элементов пороха, в качестве которых используют мелкозерненый пироксилиновый порох, НГЦ осуществляют при перемешивании их в реакторе в водном растворе ацетона с концентрацией 10…80 об.% в присутствии НГЦ или пороховой смеси в виде крошки или пороха, содержащих НГЦ, при соотношении мелкозерненого пироксилинового пороха (МЗПП) к пороховой смеси в виде крошки или пороха, содержащих НГЦ, 1:1…1:5, температуре процесса 20…50°С, длительности 0,5…20 часов.

Недостатками способа являются высокие энергозатраты (трудоемкость), обусловленные большой длительностью процесса, и использование растворителя, не применяемого в штатном производстве СФП, что делает невозможным совмещение в одном аппарате конечных стадий формирования пороха с процессом пропитки.

Кроме того, предельно допустимая масса порохового заряда не обеспечивает необходимой скорости полета дробового снаряда.

Задачей предлагаемого изобретения является сокращение временных режимов изготовления двухосновных порохов, совмещение процесса отгонки растворителя с пропиткой НГЦ и снижение себестоимости пороха.

Технический результат достигается тем, что:

1. Способ изготовления двухосновного пороха, включающий

пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином при перемешивании в присутствии пороха, содержащего нитроглицерин, отличающийся тем, что пропитку осуществляют в водном растворе этилацетата (ЭА) с концентрацией 5…8 об.%, при соотношении нитратцеллюлозного пороха и пороха, содержащего нитроглицерин, 1:1…1:10, температуре 50…70°С в течение 1..4 часов, при этом в качестве нитратцеллюлозного пороха используют мелкозерненый пироксилиновый порох, а в качестве пороха, содержащего нитроглицерин - баллиститный порох, затем раствор декантируют, смесь фракционируют для отделения полученного двухосновного пороха от баллистного пороха.

2. Способ изготовления двухосновного пороха, включающий пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином при перемешивании в присутствии пороха, содержащего нитроглицерин, отличающийся тем, что сначала получают суспензию, содержащую воду, нитратцеллюлозный порох и эмульгатор, при температуре 50°С заливают этилацетат, повышают температуру до 65-70°С и перемешивают до образования дискообразных элементов нитратцеллюлозного пороха, затем повышают температуру до 76-80°С и отгоняют этилацетат до остаточного его содержания 10…30 об.%, снижают температуру до 50…70°С, загружают порох, содержащий нитроглицерин, и проводят пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином в присутствии защитного коллоида и пороха, содержащего нитроглицерин, в течение 1…4 часов при соотношении нитратцеллюлозного пороха и пороха, содержащего нитроглицерин, 1:1…1:10, при этом в качестве нитратцеллюлозного пороха используют мелкозерненый пироксилиновый порох или сферический пироксилиновый порох, а в качестве пороха, содержащего нитроглицерин - баллиститный порох, затем отгоняют остаточное содержание этилацетата, смесь фракционируют для отделения полученного двухосновного пороха от баллиститного пороха.

В качестве порохов, содержащих нитроэфиры, используются морально и физически устаревшие баллиститные пороха состава НБ и твердые ракетные топлива баллиститного типа, которые являются донорами нитроэфиров. Нитратцеллюлозные пороха (МЗПП одноосновные СФП) являются акцепторами нитроэфиров.

Пропитку мелкозерненого пироксилинового или сферического пороха ведут при температуре 50…70°С. Снижение температуры процесса ниже 50°С нежелательно, так как происходит замедление диффузионных процессов, что приводит к увеличению длительности процесса пропитки и, следовательно, трудоемкости, а при повышении температуры выше 70°С начинается отгонка этилацетата.

Концентрация этилацетата в воде больше 8 об.% ведет к появлению свободного растворителя, что приведет к поверхностной пластификации гранул МЗПП.

Обработку пороха-акцептора НГЦ ведут в течение 1…4 часов, увеличение длительности процесса пропитки более 4 часов нецелесообразно, так как процесс диффузии и распределения пластификатора по объему гранулы уже завершен. Снижение времени пропитки менее 1 часа приводит к неравномерному распределению НГЦ, и следовательно, к разбросу скоростей дробового снаряда. При изготовлении двухосновного сферического пороха (СФП) нитроглицерин можно вводить на фазе формирования после частичной отгонки этилацетата (70…90%), когда НЦ-гранулы еще насыщены ЭА. Увеличение остаточного содержания ЭА в диспергированной частице более 30% приводит к изменению ее формы и размеров, что окажет влияние на выход и фракционный состав целевого продукта.

Пример 1. В реактор объемного типа (V=45 л), снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева, заливается 9 л воды и 0,72 л ЭА (8 об.%), раствор нагревается до 50°С и перемешивается 5 минут. Затем загружается 3 кг смеси, состоящей из 1,5 кг МЗПП и 1,5 кг баллиститного пороха состава НБ (НБПл или НБл). Смесь перемешивается в течение 1 часа при температуре 50°С. Затем раствор декантируется и полученный порох фракционируется на сите №1, 6 для отделения двухосновного зерненого пороха от баллиститного пороха-донора НГЦ. В дальнейшем порох промывается и сушится.

Пример 2. В реактор заливается 9 л воды, загружается 3 кг МЗПП и 0,09 кг (3 мас.%) защитного коллоида. При температуре 50°С заливается 9 л ЭА. Затем температура поднимается до 65-70°С и суспензия перемешивается до образования дискообразных элементов. После температура поднимается до 76-80°С, отгоняется 70 об.% ЭА. Температура снижается до 50°С, загружается 3 кг баллиститного пороха и смесь перемешивается 1 час. Затем отгоняется остаточное количество ЭА. Смесь порохов фракционируется на сите №1, 6 для отделения двухосновного зерненого пороха от баллиститного пороха. В дальнейшем порох промывается и сушится.

Примеры выполнения способа получения двухосновного пороха в пределах граничных условий, за их пределами, а также по известному способу приведены в таблицах 1 и 2.

Из данных таблиц видно, что двухосновные пороха, изготовленные по заявленным режимам на основе устаревших порохов, обеспечивают требуемые баллистические характеристики в охотничьем и спортивном дробовом оружии. При этом снижается длительность процесса по сравнению с прототипом, а в качестве растворителя применяется штатный ЭА, что позволяет унифицировать производство порохов. Кроме того, пороха, использованные в качестве донора НГЦ, после экстракции из них нитроглицерина также могут перерабатываться в двухосновные СФП по полному циклу формирования водно-дисперсионного гранулирования.

При соотношении порохов акцептора и донора НГЦ 1:0,5 и 1:12 (примеры 4, 5) баллистические характеристики (V10cp и Pмакс.ср соответственно) выходят за пределы требований нормативной документации. В первом случае при малой длительности пропитки нитроглицерин распределяется в объеме гранулы неравномерно, из-за чего наблюдается больший разброс скоростей. Во втором случае может наблюдаться превышение давления пороховых газов.

Таблица 1 Технологические параметры осуществления способа / (п.1) Наименование показателей Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Прототип Тип пороха-акцептора НГЦ ВТМ ВТМ ВТМ ВТМ ВТМ ВТМ Тип пороха-донора НГЦ НБл НБПл НБл НБПл НБл НБПл НБл НБПл НБл НБПЛ НБл НБПл Концентрация ацетона в воде, об. - - - - 20 Концентрация ЭА в воде, об.% 8 6 5 4 8 - Соотношение порохов акцептора и донора НГЦ 1:1 1:5 1:10 1:0,5 1:12 1:2 Модуль по воде 1:3 1:3 1:3 1:3 1:3 1:3 Температура, °С 50 60 70 40 70 25 Длительность, ч 1 2 4 0,5 5 15 Характеристики пороха Содержание НГЦ, мас.% 19,5 30,3 36,4 5,2 36,9 18,7 Удельная теплота горения, МДж/кг 4,57 5,17 5,21 4,0 5,22 3,8 Баллистические характеристики в дробовом спортивном патроне 12 клб с массой дробового снаряда 24 г Масса заряда, г 1,34 1,32 1,28 1,56 1,25 1,30 V10cp, м/с 344 342 341 338* 361 320 Рмакс., МПа 63,3 72,5 76,2 51,3 90,6 58,0 Примечание. Требования ТУ 7506804-151: масса заряда не более 1,55 г; скорость дробового снаряда на расстоянии 10 м от дульного среза (V10cp) не менее 340 м/с; максимальное давление пороховых газов (Рмакс.) не более 90,0 МПа.

Таблица 2 Технологические параметры осуществления способа / (п.2) Наименование показателей Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Прототип Марка пороха-акцептора НГЦ ВТМ (или СФП) ВТМ (или СФП) ВТМ (или СФП) ВТМ (или СФП) ВТМ (или СФП) ВТМ Тип пороха-донора НГЦ НБл НБл НБл НБл НБл НБл Концентрация ацетона в воде, об.% - - - - - 20 Остаточное содержание ЭА в смеси, об.% 10 20 30 5 40 - Соотношение акцептора и донора 1:1 1:5 1:10 1:0,5 1:12 1:2 Модуль по воде 1:3 1:3 1:3 1:3 1:3 1:3 Температура, °С 50 60 70 40 70 25 Длительность, ч 1 2 4 0,5 5 15 Характеристики пороха Содержание НГЦ, мас.% 19,5 30,3 36,4 5,2 36,9 18,7 Удельная теплота горения, МДж/кг 4,55 5,07 5,19 3,78 5,20 4,8 Баллистические характеристики в дробовом охотничьем патроне 12 клб с массой дробового снаряда 45 г Масса заряда, г 2,37 2,28 2,25 2,72 2,10 2,0 V10cp, м/с 328 331 335 323 334 305 Рмакс., МПа 62,8 64,5 67,0 57,5 67,2 57,0 Примечание. Требования ТУ 7506804-200-96: масса заряда 2,20-2,60 г; скорость дробового снаряда на расстоянии 10 м от дульного среза (V10cp) не менее 320 м/с; максимальное давление пороховых газов (Рмакс) не более 68,6 МПа.

Таким образом, изготовленные по данному способу двухосновные пороха путем пропитки мелкозерненого пироксилинового пороха (или СФП) обеспечивают требования к охотничьим и спортивным патронам современного уровня за счет увеличения энергетических характеристик пороха.

Литература

1. Патент ФРГ 1067719 (1960), Кл. 78С 20 МКИ С06В.

2. Патент США 2027114.

3. Патент США 2160626.

4. Патент США 2213255.

5. Патент ФРГ 1771061, Кл. 78С 5/00 (С06В 5/00, С06В 21/00), РЖХим, 1975, 2Н344П.

6. Патент ФРГ 1446933, Кл.78D 5/00 (С06D 5/00), РЖХим, 1974, ЗН677П.

7. Патент России 2229461(2004), МПК7 С06В 21/00.

8. Патент России 2242449 (2004), МПК7 С06В 21/00, 25/24, С06D 5/06.

Похожие патенты RU2382020C2

название год авторы номер документа
СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОХ ДЛЯ СПОРТИВНО-ОХОТНИЧЬЕГО ПАТРОНА .30 CARBINE (7,62×33) 2010
  • Староверова Елена Ивановна
  • Хацринов Алексей Ильич
  • Гатина Роза Фатыховна
  • Староверов Александр Александрович
  • Имамиева Айгуль Равилевна
  • Степанов Виктор Михайлович
  • Староверов Виталий Александрович
  • Лабунский Андрей Борисович
  • Михайлов Юрий Михайлович
RU2451657C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СПОРТИВНО-ОХОТНИЧЬЕГО ПАТРОНА .30 CARBINE (7,62×33) 2010
  • Староверова Елена Ивановна
  • Хацринов Алексей Ильич
  • Гатина Роза Фатыховна
  • Староверов Александр Александрович
  • Имамиева Айгуль Равилевна
  • Степанов Виктор Михайлович
  • Староверов Виталий Александрович
  • Лабунский Андрей Борисович
  • Михайлов Юрий Михайлович
RU2452720C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СПОРТИВНО-ОХОТНИЧЬЕГО ПАТРОНА .30 CARBINE (7,62×33) 2009
  • Староверова Елена Ивановна
  • Хацринов Алексей Ильич
  • Гатина Роза Фатыховна
  • Староверов Александр Александрович
  • Имамиева Айгуль Равилевна
  • Степанов Виктор Михайлович
  • Михайлов Юрий Михайлович
  • Староверов Виталий Александрович
  • Лабунский Андрей Борисович
RU2427560C2
СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОХ ДЛЯ ПАТРОНОВ ТРАВМАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ К ГЛАДКОСТВОЛЬНОМУ ОРУЖИЮ 2013
  • Староверова Елена Ивановна
  • Гатина Роза Фатыховна
  • Хацринов Алексей Ильич
  • Арутюнян Андрей Саркисович
  • Белова Людмила Евгеньевна
  • Михайлов Юрий Михайлович
RU2542262C1
ЭМУЛЬСИОННЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОРОХОВ 2001
  • Латфуллин Н.С.
  • Староверов А.А.
  • Хамитова Д.В.
  • Ляпин Н.М.
  • Енейкина Т.А.
RU2201912C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА 2003
  • Латфуллин Н.С.
  • Енейкина Т.А.
  • Ляпин Н.М.
  • Сопин В.Ф.
  • Староверов А.А.
  • Шафиков Р.Н.
RU2256636C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО ПИРОКСИЛИНОВОГО ПОРОХА 2002
  • Коробкова Е.Ф.
  • Ляпин Н.М.
  • Степанов В.М.
  • Староверов А.А.
  • Сопин В.Ф.
  • Коновалов В.И.
  • Аулова А.Ю.
RU2242449C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО ПОРОХА 2004
  • Ляпин Н.М.
  • Коновалов В.И.
  • Коробкова Е.Ф.
  • Сопин В.Ф.
  • Хацринов А.И.
  • Кузьмицкий Г.Э.
  • Федченко Н.Н.
  • Кустов В.Г.
  • Соловьев Н.Н.
RU2260574C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ 2002
  • Ляпин Н.М.
  • Староверов А.А.
  • Сопин В.Ф.
  • Енейкина Т.А.
  • Латфуллин Н.С.
  • Насыбуллина Л.П.
  • Староверов В.А.
  • Хайруллина Г.М.
RU2226184C2
СПОСОБ ФЛЕГМАТИЗАЦИИ ПОРОХА 2002
  • Сопин В.Ф.
  • Ляпин Н.М.
  • Староверов А.А.
  • Латфуллин Н.С.
  • Енейкина Т.А.
  • Коробкова Е.Ф.
  • Степанов В.М.
  • Староверов В.А.
RU2244699C2

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО ПОРОХА (ВАРИАНТЫ)

Группа изобретений относится к порохам для стрелкового оружия. Способ изготовления двухосновного пороха (вариант 1) включает пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином в водном растворе этилацетата в присутствии пороха, содержащего нитроглицерин, при температуре 50…70°С в течение 1…4 часов. В качестве нитратцеллюлозного пороха используют мелкозерненый пироксилиновый порох, а в качестве пороха, содержащего нитроглицерин - баллиститный порох. Затем раствор деконтируют, смесь фракционируют. Способ изготовления двухосновного пороха (вариант 2) включает получение суспензии, содержащей воду, нитратцеллюлозный порох и эмульгатор, заливку этилацетата при температуре 50°С, повышение температуры до 65-70°С и перемешивание до образования дискообразных элементов нитратцеллюлозного пороха. Затем повышают температуру до 76-80°С и отгоняют этилацетат до остаточного его содержания 10…30 об.%, снижают температуру до 50…70°С, загружают порох, содержащий нитроглицерин, и проводят пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином в присутствии защитного коллоида и пороха, содержащего нитроглицерин. После этого отгоняют остаточное содержание этилацетата, смесь фракционируют. Изобретение обеспечивает равномерное распределение нитроглицерина по объему гранул пороха. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 382 020 C2

1. Способ изготовления двухосновного пороха, включающий пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином при перемешивании в присутствии пороха, содержащего нитроглицерин, отличающийся тем, что пропитку осуществляют в водном растворе этилацетата с концентрацией 5 - 8 об.% при соотношении нитратцеллюлозного пороха и пороха, содержащего нитроглицерин, 1:1 - 1:10, температуре 50 - 70°С в течение 1 - 4 ч, при этом в качестве нитратцеллюлозного пороха используют мелкозерненый пироксилиновый порох, а в качестве пороха, содержащего нитроглицерин - баллиститный порох, затем раствор деконтируют, смесь фракционируют для отделения полученного двухосновного пороха от баллиститного пороха.

2. Способ изготовления двухосновного пороха, включающий пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином при перемешивании в присутствии пороха, содержащего нитроглицерин, отличающийся тем, что сначала получают суспензию, содержащую воду, нитратцеллюлозный порох и эмульгатор, при температуре 50°С заливают этилацетат, повышают температуру до 65-70°С и перемешивают до образования дискообразных элементов нитратцеллюлозного пороха, затем повышают температуру до 76-80°С и отгоняют этилацетат до остаточного его содержания 10 - 30 об.%, снижают температуру до 50 - 70°С, загружают порох, содержащий нитроглицерин, и проводят пропитку нитратцеллюлозного пороха нитроглицерином в присутствии защитного коллоида и пороха, содержащего нитроглицерин, в течение 1 - 4 ч при соотношении нитратцеллюлозного пороха и пороха, содержащего нитроглицерин, 1:1 - 1:10, при этом в качестве нитратцеллюлозного пороха используют мелкозерненый пироксилиновый порох или сферический пироксилиновый порох, а в качестве пороха, содержащего нитроглицерин - баллиститный порох, затем отгоняют остаточное содержание этилацетата, смесь фракционируют для отделения полученного двухосновного пороха от баллиститного пороха.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2382020C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХОСНОВНОГО ПИРОКСИЛИНОВОГО ПОРОХА 2002
  • Коробкова Е.Ф.
  • Ляпин Н.М.
  • Степанов В.М.
  • Староверов А.А.
  • Сопин В.Ф.
  • Коновалов В.И.
  • Аулова А.Ю.
RU2242449C2
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, АККУМУЛИРОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Сидоров В.В.
RU2213255C1
US 3364086 А, 16.01.1968.

RU 2 382 020 C2

Авторы

Латфуллин Наиль Султанович

Енейкина Татьяна Александровна

Сопин Владимир Федорович

Хацринов Алексей Ильич

Шутова Ирина Владимировна

Гайнутдинов Марсель Ильдусович

Даты

2010-02-20Публикация

2007-07-17Подача