СФЕРИЧЕСКИЙ ПОРОХ Российский патент 2011 года по МПК C06B25/24 

Изобретение относится к области получения сферического пороха для стрелкового оружия.

Известны пороха для стрелкового оружия, содержащие в своем составе различные компоненты: пироксилин, дифениламин (ДФА), нитроэфиры, централиты, остаточные растворители, ВВ, модификаторы горения и др. [1-3]. Известно, что стабилизаторы химической стойкости вводят в состав пороховой массы или нитратов целлюлозы для связывания оксидов азота. ДФА обеспечивает необходимую химическую стойкость порохов. Однако в качестве недостатка следует отметить образование нитрозосоединений в процессе длительного хранения и эксплуатации порохов, являющихся канцерогенами.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является сферический порох [4], включающий нитроглицерин, ДФА, централит, этилацетат, графит, влагу и нитраты целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нитроглицерин 5-10 дифениламин 0,4-1,3 централит 0,1-0,3 этилацетат 0,1-0,9 влага 0,2-0,8 графит 0,1-0,2 нитраты целлюлозы остальное

Порох обладает требуемой химической стойкостью и обеспечивает гарантийные сроки хранения. В качестве недостатков можно отметить следующее. Во-первых, как уже отмечалось выше, происходит образование нитрозоамина и других производных. Подтверждением накопления токсичных продуктов является изменение цвета порохов, т.е. появление на зернах светло-зеленых, светло-синих пятен. Во-вторых, ДФА имеет достаточно выраженные основные свойства (рКа=0,88) и участвует в реакциях омыления эфиных групп этилацетата при изготовлении сферических порохов уже при комнатной температуре. Это снижает качество отработанного этилацетата и кратность его использования. Кроме того, согласно имеющимся данным, ДФА как основание способен реагировать с нитроэфирами, например с нитроглицерином, входящим в состав двухосновных сферических или баллиститных порохов. Реакции омыления начинают заметно проявляться при концентрациях ДФА выше 2 мас.%. При увеличении его содержания более 5 мас.% омыляющее действие настолько велико, что за 20 суток происходит полная деструкция пороха. В последние годы наметилась тенденция развития высокоэнергетических порохов с вводом не только повышенного содержания нитроэфиров, но и ВВ, многие из которых достаточно чувствительны даже к следам оснований, например производные нитроформа. Централит 1 разлагает производные нитроформа еще в большей степени, чем ДФА.

Целью изобретения является замена токсичного компонента ДФА на менее безопасный и основный компонент при обеспечении требуемых норм химической стойкости пороха.

Технический результат достигается тем, что:

1. В сферическом порохе, содержащем нитраты целлюлозы, стабилизатор химической стойкости, флегматизатор, этилацетат, влагу и графит, в качестве стабилизатора химической стойкости и флегматизатора используется трифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

трифениламин 0,2-5,0 этилацетат 0,2-2,0 влага 0,5-1,2 графит 0,1-0,2 нитраты целлюлозы остальное

2. Сферический порох по п.1 дополнительно содержит нитроглицерин - до 30 мас.% включительно.

Выбор ТФА как СХС пороха обусловлен отсутствием образования и накопления нитрозосоединений, его меньшей основностью и возможностью использовать его в качестве флегматизатора сферического пороха. Увеличение его содержания более 5 мас.% хотя и приводит к еще большему повышению химической стойкости пороха, но при этом снижаются энергетические характеристики и, как следствие, скорость дробового снаряда, например, в охотничьем патроне «Магнум». Снижение его менее 0,2 мас.% нецелесообразно из-за усложнения равномерного распределения его по объему гранул.

Нитроглицерин применяется как энергетический пластификатор, содержание которого в порохе может колебаться до 30 мас.%. Больший ввод может приводить к значительному возрастанию дымности выстрела, ухудшению полноты сгорания и нестабильности флегматизированного слоя.

Этилацетат и вода являются технологическими компонентами, остающимся в порохе после его изготовления. Их содержание определяется условиями формирования и составом пороха. В порохе с высоким содержанием нитроэфира остаточное количество этилацетата минимально, а в одноосновных порохах - максимально. Массовая доля влаги зависит от условий сушки, но не должна превышать 1,2%, чтобы не снижать в заметной степени энергетических характеристик. Уменьшение влаги менее 0,5 мас.% будет приводить к более значимым изменениям баллистических характеристик при колебаниях относительной влажности воздуха.

Графит используется как антистатическая добавка для снижения электризуемости и улучшения сыпучести пороха. Увеличение его более 2,0 мас.% приводит к появлению свободного графита, а уменьшение менее 0,1 мас.% не дает необходимого эффекта.

В таблице приведены примеры состава пороха-прототипа, сферического пороха в пределах граничных условий и за их пределами.

Пример 1 (фаза формирования)

Составы сферических порохов Наименование показателя Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Прототип Массовая доля компонентов, %:             Пироксилин 96,4 85,2 74,2 95,8 58,3 87,9 Нитроглицерин - 10 30 - 35 10 Дифениламин - - - - - 1,0 Этилацетат 2,0 0,8 0,2 2,5 0,2 0,6 Влага 1,2 0,8 0,5 1,3 0,3 0,3 Графит 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 Трифениламин 0,2 3,0 5,0 0,2 6,0 - Химическая стойкость, мм рт.ст. при:             125°С за 3,5 ч 187 122 87 198 53 195 110°С за 5 ч. 45 19 12 48 10 47 Баллистические характеристики в охотничьем патроне 12 клб (масса дроби 35 г)             - масса МЗ, г 1,95 - - 1,90 - 1,85 - скорость дробового снаряда, м/с 327 - - 320 - 327 - давление пороховых газов, МПа 61,8 - - 59,7 - 62,0 Баллистические характеристики в охотничьем патроне 12 клб «Магнум» (масса дроби 50 г)             - масса МЗ, г - 2,35 2,55 - 2,33 - - скорость дробового снаряда, м/с - 328 330 - 315 - - давление пороховых газов, МПа - 62,4 62,0 - 66,5 - Примечания. 1. Требования ТУ 7506804-150-92 S: скорость дробового снаряда 325 м/с, не менее; среднее давление пороховых газов 64 МПа, не более. 2. Химическая стойкость по ОСТ 84-2085 220 мм рт.ст., не более или 60 мм рт.ст. в зависимости от температуры испытаний

В реактор объемного типа, снабженный мешалкой и рубашкой для обогрева, заливается 12 л воды, загружается 3 кг пироксилина или его смеси с возвратно-технологическими отходами и 5,4 л этилацетата с растворенными 12 г (0,4 мас.%) ТФА. Смесь нагревается до 68°С и перемешивается 15 минут. Затем загружается 0,024 кг (0,8 мас.%) мездрового клея (эмульгатора). После диспергирования вводится 0,06 кг (2 мас.%)) сернокислого натрия, и эмульсия перемешивается 10-15 мин. Температура поднимается до 75°С, и осуществляется отгонка ЭА. В дальнейшем порох промывается, фракционируется, графитуется и сушится.

Остальные образцы изготавливаются аналогично.

Пример 2 (фаза флегматизации)

В реактор заливают воду в количестве 2,29-2,31 части воды, загружают 1 мас. часть пороха и нагревают при перемешивании до температуры 76-80°С (в случае двухосновных порохов, содержащих нитроглицерин) или 95-96°С (для одноосновных порохов). Затем в реактор вводят в один прием при той же температуре флегматизирующую эмульсию, полученную при перемешивании в течение 10-20 минут из 0,71-1,19 мас.ч. воды, 0,20-0,25 мас.% мездрового клея и 5,0 мас.% ТФА по отношению к 1 мас.ч. пороха. Пороховую суспензию перемешивают при указанной температуре в течение заданного времени.

Технологические параметры получения пороха, результаты баллистических испытаний образцов порохов представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, что пороха, изготовленные с вводом ТФА, имеют требуемую химическую стойкость.

При уменьшении содержания ТФА в порохе менее 0,4 мас.% (пример 5) они имеют меньший запас химической стойкости, а увеличение его более 5 мас.% приводит к значительному снижению энергетических характеристик пороха, повышению массы МЗ и неудовлетворительным баллистическим характеристикам патрона по скорости дробового снаряда.

Таким образом, порох, содержащий ТФА, имеет требуемую химическую стойкость, а его меньшая основность позволяет использовать его и в качестве флегматизатора сферических порохов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент Англии №42577 от 14.04.76, кл. C1D (С06В 25/34), РЖ Хим., 1977, 3Н433П.

2. Патент США №370133 от 13.04.76, кл. 149-92 (С06В 23/34, С06В 25/18), РЖ Хим., 1977, 1Н363П.

3. Патент Франции, заявка №2210589 от 14.12.72, кл. С06В 19/00, 5/00, РЖ Хим., 1975, 16Н432П.

4. Патент России №2268869 от 27.01.2006. МПК⁷ С06В 25/24.

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Согласно изобретению токсичный компонент дифениламин заменен на более безопасный и основной компонент трифениламин (ТФА) с обеспечением требуемых норм химической стойкости пороха. Порох содержит нитраты целлюлозы, стабилизатор химической стойкости, флегматизатор, этилацетат, влагу и графит, при этом в качестве стабилизатора химической стойкости и флегматизатора используется трифениламин. В качестве необязательного компонента порох может содержать энергетический пластификатор - нитроглицерин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Сферический порох, содержащий нитраты целлюлозы, стабилизатор химической стойкости, флегматизатор, этилацетат, влагу и графит, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора химической стойкости и флегматизатора используется трифениламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
трифениламин 0,2-5,0 этилацетат 0,2-2,0 влага 0,5-1,2 графит 0,1-0,2 нитраты целлюлозы остальное

2. Сферический порох по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит нитроглицерин до 30 мас.% включительно.