Взрывчатое вещество
Владельцы патента RU 2358957:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к порошкообразным взрывчатым веществам. Взрывчатое вещество содержит октоген в количестве 99,01-99,8 мас.% и модифицирующее покрытие, нанесенное на его частицы, в количестве 0,2-1,0 мас.%. Изобретение направлено на создание модифицирующего покрытия на частицах октогена с высокой адгезионной прочностью. 4 табл.
Изобретение относится к порошкообразным взрывчатым веществам, в частности к октогену, на поверхность частиц которого нанесено модифицирующее полимерное покрытие.
Известно взрывчатое вещество (патент №2211822, МКП 7 С06В 21/00, С06В 25/34, авторы Фрунэ В.В., Колесниченко Е.Н., Ильина Н.А., Работинский Н.И., ФГУП ГосНИИ «Кристалл»).
Прототипом является взрывчатое вещество (патент №2247102, МКП 7 С06В 25/34, С06В 45/22, авторы Громов A.M., Кукарина Е.А., Денисюк И.В., Никонов А.И., Домашев Е.С., Шандаков В.А., Кононов И.С., ФГУП ФНПЦ «Алтай»), содержащее октоген и нитрильный эластомер, являющийся модифицирующим покрытием при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Октоген 99,01-99,8
Нитрильный эластомер 0,2-0,99.
Недостатком является низкая адгезионная прочность на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие», которая может повлечь за собой отслаивание модифицирующего покрытия и, как следствие, несоответствие требованиям безопасности в процессе транспортировки, хранения и переработки взрывчатых веществ (ВВ).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение адгезионной прочности на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие».
Задача достигается тем, что взрывчатое вещество содержит октоген в количестве 99,01-99,8 и модифицирующее покрытие, согласно изобретению в качестве модифицирующего покрытия взрывчатое вещество содержит поливинилбутираль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Октоген 99,0-99,8
Поливинилбутираль 0,2-1,0.
Особенность заключается в повышенной адгезионной прочности на границе раздела октоген - модифицирующее покрытие. Адгезионную прочность на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие» регулировали с точки зрения научного подхода, основанного на молекулярной теории адгезии с учетом концепции кислотно-основных взаимодействий. Данные теоретические представления являются в настоящее время наиболее предпочтительными для объяснения процессов, происходящих при формировании граничных слоев контактирующих фаз. Количественную характеристику кислотности поверхности (параметр D) определяли по методу Э. Бергер (J. Adhesion Sci. Tech., 1990. Vol.4. № 5. P.373-391).
Для поверхностей, содержащих преимущественно кислотные группы (доноры протона), параметр D>0, для поверхностей - акцепторов протона D<0.
Экспериментально полученные значения параметра D поверхности кристаллов октогена и полимеров, предлагаемых в заявляемом, аналогичном и прототипном составах, представленные в таблице 1, указывают на то, что наибольшей адгезионной прочностью будут обладать составы октогенполивинилбутираль (ПВБ). Это вполне закономерно, поскольку известно, что чем больше разница в кислотно-основных свойствах поверхности адгезива и субстрата, тем сильнее адгезионная прочность между ними.
| Таблица 1 Поверхностные кислотно-основные параметры (D) октогена и рассматриваемых полимеров |
|
| Наименование вещества | D, (мН/м)0,5 |
| Октоген (010) | 2,88 |
| СКН-18 | 2,87 |
| Поливинилацетат | -0,71 |
| Поливинилбутираль | -1,68 |
Адгезионная прочность рассматриваемых модифицирующих покрытий к кристаллам октогена была исследована методом равномерного «одногрибкового» отрыва в соответствии с ГОСТом 28574-90.
Полученные результаты, представленные в таблице 2, указывают на корреляцию между разницей поверхностных кислотно-основных характеристик и силой сцепления контактирующих фаз, подтверждая тем самым выдвинутое ранее предположение.
| Таблица 2 Адгезионная прочность (А) при равномерном отрыве полимеров от кристаллов октогена |
|
| Наименование полимера | А, МПа |
| СКН-18 | 0,35 |
| ПВА | 0,61 |
| ПВБ | 0,74 |
Преимуществом поливинилбутираля, помимо высокой адгезионной прочности при взаимодействии с поверхностью октогена, является его распространенность, доступная сырьевая база и высокая химическая стойкость.
Изготовление заявляемого взрывчатого вещества производят по широко известной водно-эмульсионной технологии в аппарате, снабженном мешалкой, рубашкой для подогрева и холодильником конденсатором.
Раствор ПВБ в хлористом метилене (ХМ) добавляют к водной суспензии октогена, заливают ПАВ (триэтаноламин) и эмульгируют полученную массу в течение 4 мин. Далее, не снижая интенсивности перемешивания, массу нагревают на водяной бане до 50°С с целью отгона ХМ. Полученные частицы охлаждают, отделяют от жидкой фазы путем фильтрования на вакуум-воронке, выгружают и сушат при 40-50°С в течение суток.
Рецептурно-технологические особенности предлагаемого метода нанесения ПВБ на поверхность октогена представлены в таблице 3.
В качестве ПАВ, используемого для наилучшего диспергирования частиц октогена, применяется выпускаемый промышленностью триэтаноламин.
Выбор хлористого метилена обусловлен его доступностью, хорошей растворяющей способностью по отношению к ПВБ, инертностью по отношению к октогену, а также низкой температурой кипения (39°С), что позволяет произвести удаление растворителя из реактора без значительных затрат на подвод тепла. Замкнутый цикл использования растворителя и возможность его последующего применения после очередной отгонки помогает значительно снизить негативное воздействие на окружающую среду, что является еще одним несомненным достоинством описываемого способа.
| Таблица 3 Рецептурно-технологические характеристики процесса модификации свойств поверхности октогена поливинилбутиралем |
|||
| Наименование операции | τ, мин | Факторы | Значение |
| Загрузка октогена | 0,5 | Содержание октогена, мас.ед. | 1 |
| Заливка воды | Модуль ванны | 1:10÷1:20 | |
| Заливка ПАВ | Содержание ПАВ, мас.ед. | 0,005 | |
| Суспензирование | 1÷2 | Скорость вращения мешалки, об/мин | 400÷600 |
| Заливка раствора ПВБ | 0,5 | Концентрация ПВБ в ХМ, мас.% | 0,5÷2 |
| Содержание ПВБ, мас.ед. | 0,005÷0,02 | ||
| Эмульгирование | 2÷4 | Скорость вращения мешалки, об/мин | 800÷1000 |
| Отгонка растворителя | 5÷8 | Скорость вращения мешалки, об/мин | 800÷1000 |
| Температура, °С | 45÷50 | ||
| Охлаждение суспензии | 3÷5 | Температура, °С | 30÷35 |
| Фильтрация на вакуум-воронке | 3÷5 | Разрежение, атм | 0,1÷0,5 |
| Сушка | 1440 | Температура сушки, °С | 40÷50 |
Заявляемое взрывчатое вещество характеризуется низкими показателями чувствительности к удару и трению (см. таблицу 4).
| Таблица 4 Чувствительность к механическим воздействиям |
|||
| Система | Чувствительность к удару (ГОСТ 4545-88) | Чувствительность при ударном сдвиге (ГОСТ 50835-95), МПа | |
| Частость взрывов, % | Нижний предел, см | ||
| Октоген | 83 | 7 | 240 |
| Октоген + ПВБ | 36 | 11 | 280 |
Использование заявляемого изобретения, обладающего высокой адгезионной прочностью на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие», позволяет повысить безопасность процессов транспортировки и хранения ВВ, а также снаряжения боеприпасов.
Взрывчатое вещество, содержащее октоген в количестве 99,0-99,8 и модифицирующее покрытие, нанесенное на его частицы, отличающееся тем, что в качестве модифицирующего покрытия оно содержит поливинилбутираль при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| октоген | 99,0-99,8 |
| поливинилбутираль | 0,2-1,0 |
