Способ получения сферического пороха для строительно-монтажных патронов Российский патент 2024 года по МПК C06B23/00 

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП).

Известны способы получения сферических порохов по водно-дисперсионной технологии путем растворения нитратов целлюлозы (НЦ) или пороховой массы в этилацетате (ЭА) в водной среде с последующим диспергированием порохового лака, обезвоживанием лаковых частиц и отгонкой растворителя из них [Патенты РФ № 2256636 от 26.11.2003 г., № 2622129 от 28.12.2015 г., № 2379271 от 17.07.2007 г.].

В вышеуказанных способах получения СФП использовано сырье на основе НЦ, изготавливаемых из хлопковой целлюлозы (ХЦ) и древесной целлюлозы марок ЦА.

В настоящее время активно ведется освоение новых видов целлюлозы для производства порохов различных рецептур и марок. Так из льняной целлюлозы (ЛЦ) изготовлен пироксилин 1П, который по своим характеристикам соответствует пироксилину из хлопка (ОСТ В 84–2373). В связи с тем, что соотношение кристаллической и аморфной фаз в ЛЦ составляет 60/40, а в ХЦ 53/47, штатные режимы формирования не обеспечивают получение СФП для строительно-монтажных патронов с использованием льняного сырья в соответствии с требованиями физико- химических и баллистических характеристик.

Известен способ получения СФП из ЛЦ [патент РФ №2800299 от 19.07.2023 г.], включающий приготовление порохового лака при перемешивании в водной среде смеси НЦ с возвратно-технологическими отходами совместно с дифениламином и ЭА, диспергирование на сферические частицы, обезвоживание пороховых элементов и удаление растворителя из них.

Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения [патент РФ №2422417 от 27.06.2011 г.], является способ получения СФП, включающий перемешивание в воде компонентов пороха (высокоазотного пироксилина, стабилизатора химической стойкости), приготовление порохового лака в ЭА, диспергирование порохового лака с вводом эмульгаторов, ввод сульфата натрия в количестве 0,5-2,5 мас. % к воде для обезвоживания частиц лака, удаление ЭА, промывку, сортировку и сушку пороховых элементов. При этом воду в реактор дозируют, соблюдая соотношение между объемами воды и порохового лака в пределах 0,5-0,8, приготовление лака проводят в 2-3 мас.ч. ЭА, лак диспергируют с вводом эмульгатора в количестве 0,5-1,0 мас. % по отношению к воде, пироксилин используют с условной вязкостью 1,0-4,0 Э, а нитроглицерин (НГ) в количестве 15-25 мас. % относительно компонентов пороха вводят в виде пороховой массы или нитроглицеринового баллиститного пороха состава НБ.

Данные режимы приняты нами за прототип.

Недостатком прототипа и рассмотренных аналогов является невозможность получения по данным режимам СФП с использованием НЦ на основе ЛЦ для строительно-монтажных патронов, обеспечивающего физико-химические и баллистические показатели.

Задачей изобретения является разработка режимов формирования СФП для строительно-монтажных патронов с использованием пороховой массы на основе ЛЦ.

Поставленная задача решается посредством того, что предложен способ получения СФП для строительно-монтажных патронов, включающий приготовление порохового лака при перемешивании в водной среде пороховой массы, состоящей из высокоазотного пироксилина на основе льна, НГ и стабилизатора химической стойкости, с растворителем ЭА, диспергирование порохового лака на сферические частицы, обезвоживание пороховых элементов и удаление растворителя из них. При этом в качестве НЦ используют пороховую массу на основе ЛЦ, перемешивают в водной среде 20-40 минут, вводят Na₂SO₄ в количестве 0,1 мас. %, заливают 2,0-2,8 мас.ч. ЭА, а затем ведут приготовление порохового лака в течение 60-70 минут, лак диспергируют с вводом комбинированного эмульгатора (мездровый клей + желатин) в количестве 1,0-3,5 мас. % по отношению к воде, обезвоживают сферические частицы и удаляют из них ЭА.

В связи с тем, что в ЛЦ содержится и кристаллическая фаза, и лигнин в количестве до 5,0%, процесс пластификации НЦ растворителем более длителен и требует увеличения времени приготовления порохового лака. Также с учетом содержания НГ в пороховой массе, который является пластификатором, приготовление однородного по составу лака для изготовления СФП для строительно-монтажных патронов составит 60-70 минут.

В таблице 1 приведены технологические параметры изготовления двухосновного пороха для строительно-монтажных патронов из пороховой массы на основе ХЦ, ЛЦ и прототипа.

Время перемешивания компонентов в воде составляет 20-40 минут. При уменьшении времени перемешивания менее 20 минут происходит неполное растворение Na₂SO₄ B объеме пороховой массы (прим. 4, табл. 1). Увеличение времени перемешивания более 40 минут приводит к увеличению продолжительности технологического цикла (прим. 1, табл. 1).

Снижение содержания Na₂SO₄ менее ОД мас. %, который используется в качестве порообразователя, приводит к получению СФП без микропор в пороховых элементах, что не обеспечивает полное сгорание пороха (прим. 1, табл. 1). Увеличение содержания Na₂SO₄ более, 0,1 мас. % приводит к уменьшению насыпной плотности пороха и, следовательно, к отрицательным результатам по баллистическим характеристикам (прим. 4, табл. 1).

Время приготовления лака менее 60 минут не обеспечивает полного растворения пороховой массы в ЭА (прим. 4, табл. 1), а увеличение времени лакообразования более 70 минут экономически нецелесообразно (прим. 1. табл. 1).

Пороховые элементы диспергируют с вводом комбинированного эмульгатора (мездровый клей + желатин), что позволяет получить необходимые геометрические размеры (прим. 2, 3, табл. 1). Снижение содержания эмульгатора менее 1,0 мас. % по отношению к воде приводит к коалесценсии и увеличению геометрических размеров пороховых элементов (прим. 1, табл. 1), а увеличение содержания желатина более 3,5 мас. % по отношению к воде приводит к уменьшению геометрических размеров пороховых элементов (прим. 4, табл. 1).

Снижение содержания ЭА менее 2,0 мас.ч. не позволит получить однородный по составу лак (прим. 1, табл. 1). Повышение содержания ЭА более 2,8 мас.ч. увеличит расходные нормы по растворителю, а также приводит к получению пороховых элементов несоответствующих требованиям по геометрическим размерам (прим. 4, табл. 1).

Ниже приведены примеры изготовления СФП для строительно-монтажных патронов из НЦ на основе ЛЦ.

Пример 1. В реактор заливается 2,1 мас.ч. воды, загружается 1 мас.ч. пороховой массы, состоящая из высокоазотного пироксилина на основе льна, НГ и стабилизатора химической стойкости, и перемешивается 50 минут. Затем в реактор заливается 1,9 мас.ч. ЭА и в течение 80 минут готовится пороховой лак. Затем в реактор вводится 0,9 мас. % комбинированного эмульгатора и осуществляется диспергирование лака, обезвоживание и удаление ЭА из пороховых элементов. Полученный порох имеет геометрические размеры: диаметр зерна 0,55 мм, толщина горящего свода 0,25 мм, насыпная плотность соответствует - 0,95 г/см³.

Пример 2. В реактор заливается 2,5 мас.ч. воды, вводится Na₂SO₄ в количестве 0,1 мас. %, загружается 1 мас.ч. пороховой массы, состоящая из высокоазотного пироксилина на основе льна, НГ и стабилизатора химической сткойкости и перемешивается 20 минут. Затем в реактор заливается 2,0 мас.ч. ЭА и в течение 60 минут готовится пороховой лак. Затем в реактор вводится 3,0 мас. % комбинированного эмульгатора и осуществляется диспергирование лака, обезвоживание и удаление ЭА из пороховых элементов. Полученный порох имеет геометрические размеры: диаметр зерна 0,37 мм, толщина горящего свода 0,07 мм, насыпная плотность соответствует - 0,99 г/см³.

Остальные образцы СФП изготавливаются аналогично.

Из приведенных данных таблицы 1 видно, что по разработанным авторами режимам формирования, пороха для строительно-монтажных патронов, изготовленные на основе ЛЦ в пределах граничных условий (примеры 2, 3, табл. 1), обеспечивают заданные физико-химические и баллистические требования, предъявляемые к порохам для строительно-монтажных патронов на основе НЦ из хлопка. Изготовление пороха за пределами граничных условий приводит к неудовлетворительным характеристикам по физико-химическим и баллистическим показателям, предъявляемым к порохам для строительно-монтажных патронов (примеры 1, 4, табл. 1).

Таким образом, заявленное изобретение удовлетворяет критериям патентоспособности, а именно новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Изобретение относится к области получения сферических порохов. Для получения сферического пороха для строительно-монтажных патронов осуществляют приготовление порохового лака при перемешивании в водной среде пороховой массы, состоящей из высокоазотного пироксилина на основе льна, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости, с растворителем этилацетатом. Производят диспергирование порохового лака на сферические частицы. Обезвоживают пороховые элементы и удаляют растворитель из них. В качестве нитратов целлюлозы используют пороховую массу на основе льняной целлюлозы, перемешивают в водной среде от 20 до 40 минут, вводят Na₂SO₄ в количестве 0,1 мас.%, заливают от 2,0 до 2,8 мас.ч. этилацетата. Ведут приготовление порохового лака в течение от 60 до 70 минут. Лак диспергируют с вводом комбинированного эмульгатора, состоящего из мездрового клея и желатина, в количестве от 1,0 до 3,5 мас.% по отношению к воде. Обезвоживают сферические частицы и удаляют из них этилацетат. Обеспечиваются заданные физико-химические и баллистические требования, предъявляемые к порохам для строительно-монтажных патронов. 1 табл.

Способ получения сферического пороха для строительно-монтажных патронов, включающий приготовление порохового лака при перемешивании в водной среде пороховой массы, состоящей из высокоазотного пироксилина на основе льна, нитроглицерина, стабилизатора химической стойкости, с растворителем этилацетатом, диспергирование порохового лака на сферические частицы, обезвоживание пороховых элементов и удаление растворителя из них, отличающийся тем, что в качестве нитратов целлюлозы используют пороховую массу на основе льняной целлюлозы, перемешивают в водной среде от 20 до 40 минут, вводят Na₂SO₄ в количестве 0,1 мас.%, заливают от 2,0 до 2,8 мас.ч. этилацетата, а затем ведут приготовление порохового лака в течение от 60 до 70 минут, лак диспергируют с вводом комбинированного эмульгатора, состоящего из мездрового клея и желатина, в количестве от 1,0 до 3,5 мас.% по отношению к воде, обезвоживают сферические частицы и удаляют из них этилацетат.