Термостойкий пластичный взрывчатый состав
Владельцы патента RU 2603676:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Использование относится к пластичным взрывчатым составам (ВС) и может быть использовано в термостойких системах инициирования и детонационных разводках с малыми сечениями каналов. Термостойкий пластичный ВС содержит бризантное взрывчатое вещество (ВВ) - бензотрифуроксан (БТФ), полимерное связующее - комбинированный материал на основе смеси низковязкого кремнийорганического (силоксанового) каучука и полиизобутилена и наполнитель - дополнительно усиливающий компонент в виде политетрафторэтилена или волокнистого асбеста, при соотношении компонентов, % масс.: наполнитель - 0,5-2,0, связующее - 10-15, БТФ - остальное. Использование комбинированного связующего и дополнительно усиливающего компонента позволяет получить термостойкий ВС, пригодный для вальцевания, фильерирования при малых сечениях фильер и прессования при малом удельном давлении без нагрева ВС и инструмента, что обеспечивает безопасность, эффективность и экологичность технологических процессов изготовления и переработки ВС. 3 пр., 1 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области разработки взрывчатых составов (ВС), в частности пластичных ВС, и может быть использовано в термостойких системах инициирования и детонационных разводках с малыми сечениями каналов.
Известен ВС (патент РФ №2383518, МПК С06В 25/34, опубл. 10.03.2010 г., БИ №5/10), содержащий бензотрифуроксан (БТФ) и 10-16 мас. % связующего в виде смеси высокомолекулярных и низкомолекулярных полиизобутиленов, взятых в соотношении 2:1 соответственно.
К недостаткам прототипа относится недостаточно высокая термостойкость и технологичность ВС, т.к. использование в качестве связующего смеси полиизобутиленов разной молекулярной массы диктует необходимость применения повышенных температур и давлений при переработке (≈100°C), что негативно отражается на безопасности процесса изготовления и переработки известного ВС.
Задачей авторов изобретения является разработка ВС с повышенным уровнем термостойкости и технологичности, детонационноспособного в малых сечениях, процесс изготовления и переработки которого должен отвечать современным требованиям по безопасности, эффективности и экологичности.
Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении технологичности, термостойкости ВС и изделий на его основе, а также в повышении безопасности, эффективности и экологичности процесса изготовления и переработки ВС.
Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного ВС, содержащего бризантное взрывчатое вещество (ВВ) - бензотрифуроксан (БТФ) и полимерное связующее, согласно изобретению он содержит в качестве наполнителя дополнительно усиливающий компонент в виде политетрафторэтилена или волокнистого асбеста, а в качестве связующего содержит комбинированный материал на основе смеси низковязкого кремнийорганического каучука и полиизобутилена при следующем соотношении ингредиентов, % масс.: наполнитель - 0,5-2,0, связующее - комбинированный полимерный материал - 10-15, БТФ - остальное.
Предлагаемое изобретение поясняется следующим образом.
Актуальность решаемой изобретением проблемы основана на необходимости получения смесевого ВВ, в котором сочетались бы высокая термостойкость, способность к получению плотноразветвленных логических миниатюрных контуров и, при сохранении уровня детонационных характеристик. Кроме того, процесс изготовления и переработки ВС должен отвечать современным требованиям по безопасности, эффективности и экологичности.
Однако традиционно используемые ВС включают в себя связующие на основе органических полимеров, переработка (вальцевание, фильерирование, прессование) которых в готовые изделия происходит при повышенных температурах (≈100°C), что с точки зрения безопасности процессов переработки ВВ весьма критично.
Как показали экспериментальные исследования, использование в качестве связующего кремнийорганических каучуков (таких как каучуки марки СКТ, СКТФ) обеспечивает ВС на их основе возможность переработки их уже при комнатной температуре, поэтому использование повышенных температур для таких материалов нецелесообразно. Кроме того, поскольку кремнийорганический каучук характеризуется высокой текучестью, обусловленной его особой молекулярной структурой, создается возможность прессования материалов на его основе при низких давлениях (100 кгс/см2).
Переработка ВС на основе кремнийорганических полимеров при комнатной температуре и низких давлениях позволяет выполнить требование по безопасности технологического процесса изготовления и переработки ВС, применяющего такие приемы механического воздействия на ВВ, как вальцевание и прессование, экономичности и экологичности.
Однако получаемый композиционный материал на основе кремнийорганических каучуков проблематичен на этапе вальцевания на оборудовании, содержащем стальные металлические рабочие органы, в связи с недостаточной адгезией его к материалу валков.
Использование в заявляемом составе в качестве связующего комбинированного материала на основе смеси силоксанового каучука и полиизобутилена, с которым силоксановый каучук (подтверждено экспериментально) хорошо совместим, позволяет решить проблему повышения адгезии, обеспечивает высокую степень гомогенизации формуемой смеси при вальцевании, что в конечном итоге приводит к повышению технологичности дальнейшего этапа переработки смесевого ВВ.
Обеспечению прочностной целостности композиционного материала способствует введение армирующего (усиливающего) наполнителя, в качестве которого использован политетрафторэтилен или волокнистый асбест при следующем соотношении ингредиентов, % масс.:
| - наполнитель | 0,5-2,0 |
| - связующее - комбинированный полимерный материал | 10-15 |
| - БТФ | остальное |
Применение комбинации полимеров (силоксановый каучук + ПИБ) и добавки фторопласта-4 или волокнистого асбеста обеспечивает приготовление взрывчатой массы, пригодной для вальцевания и фильерирования при малых сечениях фильер при малом удельном давлении.
Использование в заявляемом составе в качестве связующего комбинированного материала на основе смеси силоксанового каучука и полиизобутилена, а в составе наполнителя дополнительно в качестве усиливающего компонента политетрафторэтилена или волокнистого асбеста позволяет получить термостойкий ВС, пригодный для вальцевания, фильерирования при малых сечениях фильер и прессования при малом удельном давлении (Р уд. =100 кгс/см2) без нагрева ВС и инструмента, что в конечном итоге обеспечивает безопасность, эффективность и экологичность технологических процессов изготовления и переработки ВС.
Использование в заявляемом составе в качестве бризантного взрывчатого вещества бензотрифуроксана позволяет получить из ВС заряды с малым критическим сечением, способные к детонации.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает более высокий результат, по сравнению с прототипом, а именно повышение термостойкости ВС и изделий на его основе, технологичности ВС при изготовлении и переработке, а также повышение безопасности, эффективности и экологичности процессов его изготовления и переработки.
Возможность промышленной реализации подтверждается следующими конкретными примерами.
Пример 1. В лабораторных условиях заявляемый ВС опробован на следующих исходных материалах. В качестве связующего был использован силоксановый каучук марки СКТ в количестве 13,0% масс., дополненный полиизобутиленом в количестве 1% масс. и усиливающим компонентом политетрафторэтиленом в количестве 1% масс., а в качестве бризантного взрывчатого вещества - бензотрифуроксан (БТФ) в количестве 85% масс.
Технология приготовления композиции заключалась во введении БТФ в раствор полимеров с добавлением политетрофторэтилена при постоянном перемешивании до получения тестообразной массы с последующей сушкой для удаления растворителя. После сушки полученный ВС подвергали дополнительной гомогенизации на валках. После вальцевания листы полученного ВС измельчали и фильерировали. Полученные из ВС прутки подвергали контрольным испытаниям, результаты которых приведены в таблице 1.
Пример 2. В условиях примера 1 реализован заявляемый ВС, в котором в качестве усиливающего наполнителя использован волокнистый асбест при следующем соотношении ингредиентов, % масс.:
- наполнитель - 0,5;
- комбинированный полимерный материал - 14,5;
- БТФ - остальное.
Пример 3. В условиях примера 1 реализован заявляемый ВС, в котором использован в составе комбинированного связующего силоксановый каучук марки СКТФ, при следующем соотношении ингредиентов, % масс.:
- наполнитель - 0,5;
- комбинированный полимерный материал - 14,5;
- в составе полимерного материала - силоксановый каучук марки СКТФ - 13,5;
- БТФ - остальное.
Как видно из таблицы 1, заявляемый ВС по сравнению с прототипом обладает более высокой термостойкостью (большим значением Е (40300-40600 кал/моль) и TНИР (260°C)), позволяет повысить технологичность при изготовлении (вальцевание при комнатной температуре) и переработке (фильерирование при комнатной температуре и малом давлении) и может быть использован для изготовления зарядов малого сечения, способных к детонации.
Термостойкий пластичный взрывчатый состав, содержащий бризантное взрывчатое вещество (ВВ) - бензотрифуроксан (БТФ) и полимерное связующее, отличающийся тем, что содержит в качестве наполнителя дополнительно усиливающий компонент в виде политетрафторэтилена или волокнистого асбеста, а в качестве связующего содержит комбинированный материал на основе смеси низковязкого кремнийорганического каучука и полиизобутилена при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| наполнитель - 0,5 | 2,0 |
| связующее - комбинированный полимерный материал | 10-15 |
| БТФ | остальное |
