Сферический малогигроскопичный порох
Владельцы патента RU 2382021:
ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФГУП "ГосНИИХП") (RU)
Изобретение относится к порохам для стрелкового оружия. Сферический порох включает нитроглицерин, дифениламин, централит, этилацетат, влагу и нитраты целлюлозы, причем гранулы пороха обработаны аэросилом, модифицированным диметилдихлорсиланом, и графитом. Изобретение направлено на снижение гигроскопичности пороха. 1 табл.
Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия.
Известны пороха для стрелкового оружия, содержащие в своем составе различные компоненты: пироксилин, дифениламин, нитроэфиры, централиты, остаточные растворители, ВВ, поливинилнитрат, модификаторы горения и др. [1-3]. При этом в отличие от боеприпасов нарезного оружия охотничьи и спортивные патроны (с бумажными гильзами и закаткой «звездочка») для гладкоствольных ружей хранятся в негерметичной картонной упаковке, поэтому при различных температурах и относительной влажности воздуха пороха в зависимости от содержания гидрофобного агента в разной степени будут поглощать или отдавать влагу в окружающую среду, что приводит к изменению баллистических характеристик метательных зарядов (МЗ). Особенно это касается нефлегматизированных порохов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является сферический порох [4], включающий нитроглицерин, дифениламин, 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 |
Предлагаемый порох обеспечивает баллистические характеристики метательного заряда в охотничьих и спортивных патронах 12 клб. Однако в диапазоне относительной влажности воздуха 40-90% скорость полета дробового снаряда может изменяться в пределах 6-9 м/с при сохранении давления пороховых газов в пределах нормативной документации. Степень изменения баллистических характеристик МЗ определяется величиной исходной влажности пороха, условиями хранения, содержанием гидрофобных компонентов и свойствами исходного сырья. В последние годы в связи с удорожанием основного стратегического компонента порохов - пироксилина перешли на производство продукции гражданского назначения из вторичного сырья, т.е. устаревших порохов типа зерненых пироксилиновых, баллиститных порохов. Содержание азота в нитратах целлюлозы таких порохов составляет 196-208 мл NO/г (у пироксилина 1 Пл, применяемого для изготовления сферических порохов не менее 212 мл NO/г), что еще больше повышает гидрофильность пороха.
Технический результат достигается тем, что гранулы сферического пороха, содержащего нитраты целлюлозы, нитроглицерин, дифениламин, централит, этилацетат, влагу и графит, обрабатывают аэросилом, модифицированным диметилдихлорсиланом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| нитроглицерин | 0-20, |
| дифениламин | 0,4-1,0 |
| централит | 0,1-0,3 |
| этилацетат | до 2,0 |
| влага | 0,5-1,2 |
| графит | 0,1-0,2 |
| аэросил, модифицированный диметилдихлорсиланом | 0,1-0,2 |
| нитраты целлюлозы | остальное |
Выбор аэросила в качестве гидрофобного компонента обусловлен возможностью образования на поверхности гранул полимерной пленки за счет протекания реакции взаимодействия аэросила с сорбированной водой и одновременной блокировкой пор на поверхности гранул в процессе графитовки в результате высокой степени дисперсности порошка. Таким образом будут создаваться условия для увеличения адгезионных свойств покрытия. Уменьшение содержания аэросила менее 0,1 мас.% не дает эффекта снижения гигроскопичности, увеличение содержания более 0,2 мас.% нецелесообразно, так как избыток компонента приводит к наслоению с неупорядоченной ориентацией на первичный слой последующих слоев, слабо связанных с поверхностью, в результате чего гидрофобность будет также снижаться вследствие поглощения атмосферной влаги.
Нитроглицерин применяется как энергетический пластификатор, содержание которого в порохе может колебаться до 20 мас.%. Более высокое содержание обеспечивает необходимую гигроскопичность и без дополнительного ввода гидрофобных добавок. Однако при этом значительно возрастает дымность выстрела и ухудшается полнота сгорания.
Этилацетат и вода являются технологическими компонентами, остающимися 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 значительным 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. 1 кг пороха с влажностью 3-5% загружают в полировальный барабан и вводят 1 г (0,1 мас.%) аэросила. После обработки пороха аэросилом в течение 10 минут вводят 2 г (0,2 мас.%) графита и продолжают обработку в течение 40-50 минут. Процесс длится в течение 50-70 минут. В дальнейшем порох сушится до влаги 0,5-1,2 мас.% и упаковывается.
Пример 2. 1 кг пороха с влажностью 3-5% загружают в полировальный барабан, вводят 1 г (0,1 мас.%) аэросила, 2 г (0,2 мас.%) графита одновременно. Процесс обработки длится в течение 50-70 минут. В дальнейшем порох сушится до влаги 0,5-1,2 мас.% и упаковывается.
Остальные образцы изготовляются аналогично в соответствии с заявляемыми режимами.
Из данных таблицы видно, что пороха, изготовленные с обработкой аэросилом, имеют меньшую гигроскопичность (на 5,2-31,8%), меньшие колебания влаги в порохе и более стабильные баллистические характеристики при изменении относительной влажности воздуха. Изменение скорости дробового снаряда при изменении относительной влажности воздуха от 60 до 90% составляет 2 м/с (примеры 1-3) вместо 7 м/с у прототипа.
Уменьшение содержания аэросила менее 0,1 мас.% (пример 5) не дает эффекта стабилизации баллистических характеристик, увеличение его содержания более 0,2 мас.% (пример 4) не улучшает гигроскопичность.
Таким образом, порох, обработанный аэросилом, имеет меньшую гигроскопичность и большую стабильность баллистических характеристик.
| Составы сферических порохов | ||||||
| Наименование показателя | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Прототип |
| Массовая доля | ||||||
| компонентов, %: | ||||||
| Пироксилин | 95,5 | 87,45 | 78,6 | 94,9 | 73,75 | 87,9 |
| Нитроглицерин | - | 10 | 20 | - | 25 | 10 |
| Дифениламин | 1,0 | 0,6 | 0,4 | 0,6 | 0,5 | 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 |
| Аэросил (по вводу) | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,5 | 0,05 | ~ |
| Равновесное | ||||||
| влагосодержание | 1,28 | 1,10 | 0,92 | 1,2 | 1,25 | 1,35 |
| при φ=90%, % | ||||||
| Равновесное | ||||||
| влагосодержание при φ=40% (после сушки), % | 1,26 | 1,08 | 0,91 | 0,15 | 1,10 | 0,85 |
| Баллистические | ||||||
| характеристики в | ||||||
| охотничьем патроне | ||||||
| 12 клб (масса дроби | ||||||
| 35 г) после мешки | ||||||
| при φ=60%: | ||||||
| - масса МЗ, г | 1,95 | 1,90 | 1,75 | 2,1 | 1,73 | 1,85 |
| - скорость дробового | ||||||
| снаряда, м/с | 327 | 331 | 332 | 320 | 335 | 327 |
| - давление | ||||||
| пороховых газов, МПа | 61,8 | 62,0 | 62,1 | 59,7 | 62,7 | 62,0 |
| Баллистические | ||||||
| характеристики в | ||||||
| охотничьем патроне | ||||||
| 12 клб (масса дроби | ||||||
| 35 г) после | ||||||
| выдержки при | ||||||
| φ=90%: | ||||||
| - масса МЗ, г | 1,95 | 1,90 | 1,75 | 2,1 | 1,73 | 1,85 |
| - скорость дробового | ||||||
| снаряда, м/с | 325 | 329 | 330 | 315 | 329 | 320 |
| - давление | ||||||
| пороховых газов, МПа | 61,7 | 62,0 | 62,0 | 59,0 | 62,5 | 62,1 |
| Требования ТУ 7506804-150-93: Масса заряда 2,0 г, не более; скорость полета дробового снаряда 325 м/с, не менее; среднее давление пороховых газов 64 МПа, не более |
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент Англии №42577 от 14.04.76, кл. С1D (С06В 25/34), РЖХим, 1977. 3Н433П.
2. Патент США №370133 от 13.04.76, кл. 149-92 (С06В 23/34, С06В 25/18), РЖХим, 1977, 1Н363П.
3. Патент Франции, заявка №2210589 от 14.12.72, кл. С06В 19/00, 5/00, РЖХим, 1975, 16Н432П.
4. Патент России №2268869 от 27.01.2006, МПК7 С06В 25/24.
Сферический порох для стрелкового оружия, включающий нитроглицерин, дифениламин, централит, этилацетат, влагу и нитраты целлюлозы, отличающийся тем, что гранулы пороха обработаны аэросилом, модифицированным диметилдихлорсиланом, и графитом при следующем содержании компонентов, мас.%:
| нитроглицерин | 0-20 |
| дифениламин | 0,4-1,0 |
| централит | 0,1-0,3 |
| этилацетат | до 2,0 |
| влага | 0,5-1,2 |
| графит | 0,1-0,2 |
| аэросил, модифицированный диметилдихлорсиланом | 0,1-0,2 |
| нитраты нитроцеллюлозы | остальное |
