СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ОКТОГЕНА Российский патент 2012 года по МПК C06B21/00 

Изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к разработке способа покрытия компонентов, входящих в состав смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).

В настоящее время в высокоэнергетических составах в качестве окислителя используется октоген. Использование нитраминов в большом количестве в топливах на основе активного связующего небезопасно. Нами разработан способ снижения чувствительности октогена к механическим воздействиям. Известно, что СРТТ с высоким содержанием октогена имеют пониженную прочность, обусловленную отсутствием адгезии октогена к связующему. В последние годы в ряде опубликованных работ отмечается, что для формирования адгезии октогена к связующему, содержащему нитроэфиры, необходимо поверхность октогена модифицировать. Модифицирующее вещество должно препятствовать явлениям адсорбции жидких компонентов (нитроэфиров) на поверхности октогена. В то же время было показано, что таким модификатором могут быть выпускаемые промышленностью каучуки. При этом существенное значение имеет количество модификатора, нанесенного на поверхность октогена [«Исследование смачиваемости жидкостями порошка октогена с модифицирующей поверхностью» авторов Е.А.Кукариной, A.M.Громова, И.С.Кононова, напечатана в сборнике «Современные проблемы технической химии». Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции, 2006, Казань].

С целью улучшения прочностных характеристик СРТТ разработан способ модификации поверхности частиц октогена соединением, имеющим хорошую совместимость с компонентами СРТТ. Этим соединением является непредельный каучук уретановый СУРЭЛ-9 на основе сложного полиэфира с двойными связями в основной цепи (0,9-1,6)%, молекулярной массой 10000…30000, ρ=1,2 г/см³, характеристической вязкостью 0,3…0,4 дл/г по ТУ 38.303-04.1-09-95. Он также является основным компонентом топлива - его связующим.

Известны патенты RU №2247102, МПК C06B 25/34, C06B 45/22, США №4389263, МКИ C06B 45/22, НКИ 149/11 от 21.06.83 г., недостатком которых является низкая адгезионная прочность на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие».

Известен патент RU №2358957, МПК C06B 25/34, C06B 23/00, C06B 45/22 от 20.06.09 г. на способ модификации октогена поливинилбутиралем, недостатком которого является энергоемкость процесса, заключающаяся в нагреве реакционной массы, затем охлаждении ее и сушке готового продукта в течение суток. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9, который позволяет улучшить взрывчатые, технологические характеристики топлива на его основе и снизить чувствительность к электрической искре.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что каучук уретановый СУРЭЛ-9 растворяют в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 минут до получения однородного раствора, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 15…20 минут, при весовом соотношении октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7), перемешивают в течение 50…60 минут, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса.

Сущность предлагаемого способа модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9 состоит в том, что каучук высаживают на поверхность октогена при проведении процесса модификации при температуре 20±5°С количество используемого растворителя резко сокращается (в два раза) по сравнению с прототипом. Все это создает условия для увеличения производительности аппарата, уменьшает временные и энергетические затраты.

Температурный предел высаживания каучука СУРЭЛ-9 на октоген составляет 20±5°С. Увеличение температуры нежелательно, поскольку способствует быстрой отгонке ацетона, что может привести к образованию сгустков каучука на поверхности октогена (опыт 5), а снижение температуры приводит к замедлению процесса высаживания (опыт 1).

Соотношение каучука СУРЭЛ-9 к растворителю составляет (0,5…0,7):(12…14), что позволяет получить суспензию, которая необходима для проведения процесса модификации октогена (опыт 2).

Перемешивание каучука СУРЭЛ-9 в ацетоне в течение 20…30 минут необходимо для получения однородного раствора каучука. Увеличение времени перемешивания более 30 минут нежелательно, поскольку увеличивается длительность производственного цикла (опыт 3). Уменьшение времени приводит к неполному растворению каучука СУРЭЛ-9, что может привести к комкованию октогена (опыт 1).

Дозировка октогена в три приема в течение 15…20 минут необходима для равномерного распределения раствора каучука СУРЭЛ-9 по поверхности октогена. Дозировка менее 15 минут нежелательна, поскольку октоген не успевает распределиться в растворе (опыт 4), а увеличение времени способствует увеличению длительности производственного цикла (опыт 5).

Время перемешивания суспензии октогена в растворе каучука СУРЭЛ-9 составляет 50…60 минут. Увеличение времени перемешивания более 60 минут экономически нецелесообразно (опыт 5), а уменьшение времени выдержки может привести к неполному высаживанию каучука на октоген (опыт 1).

Показано, что соотношение октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7) соответствует уровню характеристик, которые необходимы для разработки новых составов.

Октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, позволяет решить задачу по равномерному распределению его в составе топлива, что необходимо для получения стабильных характеристик топлива с улучшенными свойствами.

Пример выполнения заявленного изобретения

В реакторе, снабженном механической мешалкой, термометром, воронкой для дозирования, растворяют каучук уретановый СУРЭЛ-9 в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 минут до получения однородного раствора, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 15…20 минут, при весовом соотношении октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7), перемешивают в течение 50…60 минут, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса.

Полученный октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, представляет собой порошок, который хорошо рассыпается, не слипается, не комкуется.

Результаты эксперимента приведены в таблице 1, в которой представлены параметры процесса высаживания каучука СУРЭЛ-9 на октоген, выполненные в пределах предложенного изобретения.

В результате проведенных экспериментов в пределах предлагаемого изобретения следует, что покрытие получается равномерное, модифицированный октоген имеет хорошие технологические характеристики.

Октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, исследован на взрывчатые характеристики, чувствительность к электрической искре и механическим воздействиям, которые представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, стал менее чувствителен к удару (было при нагрузке Р=10 кг, 50 мм, а стало при Р=2 кг, 400 мм) и менее чувствителен к трению (было Р₀=110 МПа, а стало 200 МПа).

Предложенный способ модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9 может быть использован для приготовления топливных композиций СРТТ, изготовление которых осуществляется по существующей технологии. Топлива, изготовленные с использованием октогена, модифицированного каучуком СУРЭЛ-9, имеют меньшую чувствительность к механическим воздействиям. Улучшение взрывчатых характеристик достигается за счет равномерного распределения каучука СУРЭЛ-9 по поверхности частиц октогена.

Данный способ получения модифицированного октогена каучуком СУРЭЛ-9 проверен на опытно-промышленной установке ФГУП «НИИПМ» с положительным результатом.

Таблица 2 Наименование соединений Чувствительность к удару Чувствительность к трению Чувствительность к ударному сдвигу Чувствительность к электрической искре, мДж (в насыпном слое) по ОСТ
В 84-892-74 по ОСТ
В 84-894-74 при скорости трения 520 об/мин по ОСТ
В 84-895-74 по МТ 840-83 Н_о, мм при нижний предел, Р₀, МПа нижний предел, P₀, МПа Р=10 кг Р=2 кг Октоген м. В по ОСТ В 84-2515 50 - 110 250 17 Октоген м. В модифицированный каучуком СУРЭЛ-9 - 400 200 230 >100

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу покрытия компонентов, входящих в состав смесевого ракетного топлива. Способ модификации октогена включает высаживание компонента. Каучук уретановый растворяют в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 минут до получения однородного раствора. Октоген присыпают в три приема равными порциями в течение 15…20 минут, при весовом соотношении октогена к каучуку 100:(0,5…0,7), перемешивают в течение 50…60 минут, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса. Техническим результатом изобретения является повышение взрывчатых и технологических характеристик топлива. 2 табл., 1 пр.

Способ модификации октогена, включающий высаживание компонента, отличающийся тем, что каучук уретановый растворяют в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 мин до получения однородного раствора, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 15…20 мин, при весовом соотношении октогена к каучуку 100:(0,5…0,7) перемешивают в течение 50…60 мин, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса.