Соли стифниновой кислоты
Изобретение относится к соли стифниновой кислоты, отличающейся тем, что она представляет собой смешанную соль стифнат калия-кальция, основной стифнат кальция или основной стифнат калия-кальция, а также к способу получения соли калия или кальция стифниновой кислоты, отличающемуся тем, что к водному раствору стифната магния добавляют нитрат калия или кальция. Технический результат: получена и описана новая соль стифниновой кислоты, которая обладает улучшенными технологическими свойствами. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Предметом изобретения являются соли стифниновой кислоты, способ их получения и их применение.
Обычные воспламеняющиеся вещества, которые применяют в системах безопасности автомобиля, имеют тот недостаток, что из-за пониженной температуры распада их нельзя использовать в моторном отсеке автомобиля. В моторном отсеке транспортного средства достигаются температуры от 140°С и выше, для чего требуется температура распада воспламеняющегося вещества более 300°С. Динитробензофуроксанат калия, например, имеет температуру распада примерно 220°С и поэтому для этой цели не годится.
Задачей предложенного изобретения является получение вещества, которое подходит в качестве воспламеняющегося средства и с помощью которого преодолеваются недостатки уровня техники.
Прочие задачи заключаются в том, чтобы приготовить воспламеняющееся вещество, которое имеет температуру распада выше 300°С, свободно от тяжелых металлов, подходит как для механических, так и для электрических систем зажигания и которое можно применять, например, в системах безопасности транспортного средства, в боеприпасах и картушных зарядах для устройств установки чеки и/или сделать возможным его получение простым техническим способом.
Согласно изобретению эти задачи решаются с помощью признаков пп.1, 4, 11 и 12 формулы. Предпочтительные формы выполнения содержатся в зависимых пунктах.
Неожиданно выяснилось, что эти задачи решаются с помощью заявленных солей щелочных и щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты (2,4,6-тринитро-1,3-дигидроксибензол) (далее коротко стифнаты), их получения и заявленного применения.
Согласно изобретению предпочтительными воспламеняющимися веществами являются стифнат калия, стифнат кальция, а также их смесь - стифнат калия-кальция. Согласно изобретению наиболее предпочтительными являются основной стифнат кальция, а также основной стифнат калия-кальция.
Получение заявленного воспламеняющегося вещества происходит из водного раствора стифната магния:
- в случае получения стифната калия - путем выделения из раствора стифната магния при добавлении нитрата калия;
- в случае получения стифната кальция - путем выделения из раствора стифната магния при добавлении нитрата кальция; основной стифнат кальция получают при добавлении гидроокисей щелочных металлов к суспензии стифната кальция;
- в случае получения стифната калия-кальция - путем выделения из раствора стифната калия при добавлении стехиометрического количества нитрата кальция; основной стифнат калия-кальция получают при добавлении гидроокисей щелочных металлов к суспензии стифната калия-кальция.
Эти стифнаты можно применять согласно изобретению в качестве воспламеняющегося вещества как отдельно, так и в смеси друг с другом и/или, при необходимости, в смеси с другими добавками, такими, например, как окислители, восстановители, сенсибилизаторы, вяжущие материалы, энергетические добавки, а также замедлители выгорания и вспомогательные вещества для переработки.
При использовании заявленных веществ в качестве воспламеняющихся материалов, например в системах зажигания, согласно изобретению в качестве добавок можно применять следующие:
1) окислители (отдельно или в смесях):
нитраты щелочных или щелочно-земельных металлов или аммония, например нитрат натрия или нитрат калия, перхлораты щелочных или щелочно-земельных металлов или аммония, перекиси щелочно-земельных металлов или цинка, предпочтительно перекись цинка;
2) восстановители (отдельно или в смесях):
алюминий, титан, гидрид титана, бор, гидрид бора, цирконий, гидрид циркония, кремний, графит, активированный уголь, сажа, предпочтительно титан;
3) сенсибилизаторы (отдельно или в смесях):
тетрацен, динитробензофуроксанат калия, диазодинитрофенол;
4) вяжущие материалы (отдельно или в смесях):
адгезин, целлюлоза, а также их производные, поливинилбутиралы, полинитрополифенилен, простой полинитрофениловый эфир, плексигум, поливинилацетат и сополимеры, предпочтительно адгезин;
5) энергетические добавки (отдельно или в смесях):
гексаген, октоген, нитропента и нитроцеллюлоза;
6) замедлители выгорания и вспомогательные вещества для переработки (отдельно или в смесях):
порошок из шариков нитроцеллюлозы, ацетонилацетаты, салицилаты, силикаты, силикагели, нитрид бора, предпочтительно порошок из шариков нитроцеллюлозы.
При применении заявленных веществ в качестве воспламеняющегося материала последний отличается тем, что не содержит тяжелых металлов, имеет высокую термическую стабильность, а в случае со стифнатом кальция и стифнатом калия-кальция содержит кальций, который выгоден для оружейных систем тем, что в остатках горения образуется карбонат кальция, имеющий благоприятные трибологические свойства.
Температуры распада заявленных стифнатов составляют примерно 335°С. Воспламеняющееся вещество можно зажечь как механическим способом, так и электрическим.
Предмет изобретения в подробностях:
- соль щелочного и/или щелочно-земельного металла стифниновой кислоты в качестве воспламеняющегося вещества, причем речь идет о стифнате калия, стифнате кальция и их смеси - стифнате калия-кальция, предпочтительно об основном стифнате кальция и основном стифнате калия-кальция;
- стифнат калия-кальция, содержащий от 10 до 15, предпочтительно от 12 до 14 вес.% калия и от 5 до 10, предпочтительно от 6 до 8 вес.% кальция;
- основной стифнат калия-кальция, содержащий от 10 до 15, предпочтительно от 11 до 13 вес.% калия и от 10 до 15, предпочтительно от 11 до 13 вес.% кальция;
- способ получения стифната калия путем выделения из водного раствора стифната магния при добавлении нитрата калия;
- способ получения стифната кальция путем выделения из водного раствора стифната магния при добавлении нитрата кальция;
- способ получения основного стифната кальция путем добавления гидроокисей щелочных металлов к суспензии стифната кальция;
- способ получения стифната калия-кальция путем выделения из раствора стифната калия при добавлении нитрата кальция, предпочтительно путем добавления стехиометрического количества нитрата кальция;
- способ получения основного стифната калия-кальция путем добавления гидроокисей щелочных металлов к суспензии стифната калия-кальция;
- применение солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты и/или одной или нескольких смесей солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты в качестве воспламеняющегося вещества;
- применение солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты и/или одной или нескольких смесей солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты в качестве компонента горючей смеси, предпочтительно в качестве воспламеняющегося вещества в горючей смеси;
- применение солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты и/или одной или нескольких смесей солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты в системах зажигания для систем безопасности автомобилей, боеприпасов и/или приводных картушных зарядах для устройств установки чеки,
- применение солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты и/или одной или нескольких смесей солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты в системах зажигания для систем безопасности автомобилей, предпочтительно в таких, которые применяют в моторном отсеке автомобиля;
- применение солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты и/или одной или нескольких смесей солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов стифниновой кислоты в электрических системах зажигания.
Далее изобретение поясняется примерами, при этом изобретение не следует ограничивать этими примерами.
Пример 1: Стифнат калия-кальция
Стифнат калия-кальция, полученный путем выделения из раствора стифната калия при добавлении стехиометрического количества нитрата кальция, исследовали с помощью атомной абсорбционной спектроскопии. Найдено следующее количество калия и кальция:
Калий: примерно 13 вес.%
Кальций: примерно 7 вес.%
Пример 2: Основной стифнат калия-кальция
Стифнат калия-кальция, полученный путем добавления гидроокисей щелочных металлов к суспензии стифната калия-кальция, исследовали с помощью атомной абсорбционной спектроскопии. Обнаружено следующее количество калия и кальция:
Калий: примерно 11,5 вес.%
Кальций: примерно 12 вес.%.
В таблице 1 даны температуры распада, чувствительность к трению и удару веществ.
Измерение чувствительности к трению и удару производились по методам Управления (механических и химических) испытаний материалов, тогда как измерение температур распада - методом термогравиметрического анализа (фирма Меттлер) при норме нагрева 10°С в минуту.
| Таблица 1 | |||
| Стифнат калия-кальция | Основной стифнат калия-кальция | Основной стифнат кальция | |
| Чувствительность к трению, Н | 9 | 9 | 9 |
| Чувствительность к удару, Дж | 3 | 3 | 4 |
| Температура распада, °С | 345 | 340 | 335 |
1. Соль стифниновой кислоты, отличающаяся тем, что представляет собой смешанную соль стифнат калия-кальция, основной стифнат кальция или основной стифнат калия-кальция.
2. Соль стифниновой кислоты по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой смешанную соль стифнат калия-кальция, причем содержит от 10 до 15, предпочтительно от 12 до 14 вес.% калия и от 5 до 10, предпочтительно от 6 до 8 вес.% кальция.
3. Соль стифниновой кислоты по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой основной стифнат калия-кальция, причем содержит от 10 до 15, предпочтительно от 11 до 13 вес.% калия и от 10 до 15, предпочтительно от 11 до 13 вес.% кальция.
4. Способ получения соли калия или кальция стифниновой кислоты по п.1, отличающийся тем, что к водному раствору стифната магния добавляют нитрат калия или кальция.
