Аэрозолеобразующий пиротехнический состав



Аэрозолеобразующий пиротехнический состав

 


Владельцы патента RU 2607408:

Акционерное общество "ЧЕБОКСАРСКОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ имени В.И. Чапаева" (RU)

Изобретение относится к пиротехническим аэрозолеобразующим составам, используемым для постановки дымовых завес. Аэрозолеобразующий пиротехнический состав включает, мас.%: фосфор красный гранулированный 55-60, термическую основу из смеси порошка алюминиево-магниевого сплава 12-14 с натрием азотнокислым 13-15, тиокол 11-9, эпоксидную смолу 2-3, марганца (IV) окись 0,4-0,6, гексаметилентетрамин 0,1-0,3, дифенилгуаниидин 0,2-0,6 и в качестве технологической добавки графит пиротехнический 1,3-2,5. Увеличение содержания пластифицированного эпоксидной смолой тиокола позволяет перерабатывать предложенный состав по литьевой технологии, что более производительно и безопасно. Предложенное сочетание компонентов обеспечивает повышение маскирующей способности формируемой дымовой завесы за счет увеличенного выхода в аэрозоль дисперсной фазы. 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к аэрозолеобразующим при горении составам, используемым для постановки дымовых завес.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический состав, при горении которого формируется аэрозоль, генерирующий электромагнитное излучение в диапазоне волн видимого и инфракрасного излучений, который описан в патенте RU №2369591 C1, C06D 3/00, 2009 г., содержащий фосфор красный гранулированный, термическую основу из смеси порошка алюминиево-магниевого сплава и натрия азотнокислого, связующее - тиокол, стабилизатор - марганца (IV) окись, полимерный компонент (дибутилфталат) и аэросил и/или графит в качестве технологической добавки, которые содержатся в следующем соотношении, мас. %:

фосфорсодержащие гранулы 63-70
порошок алюминиево-магниевого сплава 15-19
натрий азотнокислый 8-10
тиокол 4,5-5,5
марганца (IV) окись 0,3-0,7
дибутилфталат 0,5-1,5
аэросил и/или графит 0,5-1,5

Особенностью описанного пиротехнического состава является то, что фосфор красный перед гранулированием предварительно флегматизируют смешиванием с фторкаучуком и графитом, равно распределяя в объеме гранул компоненты в массовом соотношении (%): 87-92 фосфор красный, 8-10 фторкаучук и 0,5-2,5 графит.

Дополнительная обработка фосфора красного необходима для повышения его технологичности в дальнейшей переработке, которая существенно снижает чувствительность к механическим воздействиям в процессе прессования зарядов, обеспечивая тем самым безопасность в служебном обращении и в приготовлении функционального состава.

С учетом структурных составляющих предварительно сформированных гранул этот состав содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

фосфор красный 55-64
порошок алюминиево-магниевого сплава 15-19
натрий азотнокислый 8-10
тиокол 4,5-5,5
марганца (IV) окись 0,3-07
дибутилфталат 0,5-1,5
фторкаучук 5,4-6,5
аэросил 0,5-1,5
графит 1,8-0,3

Флегматизирующий фторкаучук, являясь как окислителем, так и горючим, дополнительно активирует процесс горения пиротехнического состава, усиливая энергетическое действие термической основы.

За счет дополнительного непосредственного механического контакта с активным окислителем - фторкаучуком повышается диспергирование горящего фосфора красного в атмосферу, где он доокисляется кислородом воздуха, увеличивая тем самым дисперсную фазу аэрозоля и, следовательно, маскирующее действие формируемой завесы, и расширяет спектр частот электромагнитного излучения.

Это разнообразит взаимодействие дисперсной фазы аэрозольного облака, оптически плотного маскирующего средства, с электромагнитным облучением средств зондирования, искажая отраженные лазерные сигналы и генерируя распределенные источники инфракрасного излучения, неидентифицируемые с локальным радиационным излучением работающего двигателя, которые суммарно обеспечивают скрытное перемещение авто- и бронетехники.

Маскирующая способность фосфорного аэрозоля складывается из ослабления электромагнитного отражения и собственной светимости аэрозольного облака за счет вуалирующей яркости.

Продолжением отмеченных достоинств описанного состава является присущий недостаток: высокая трудоемкость и потребительская стоимость прессованных зарядов из предварительно флегматизированных гранул на основе фосфора красного дополнительными компонентами на отдельных операциях.

Отмеченный недостаток устранен в аэрозолеобразующем пиротехническом составе по патенту RU 2083539 C1, C06D 3/00, C06B 306, C06B 21/00, 1997 г., который по числу совпадающих признаков и технической сущности выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному составу.

Известный аэрозолеобразующий пиротехнический состав включает фосфор красный гранулированный, порошок алюминиево-магниевого сплава, натрий азотнокислый, тиокол - полисульфидное связующее, эпоксидную смолу, марганца (IV) окись, гексаметилентетрамин (уротропин) в качестве отвердителя связующих, ускоритель отверждения дифенилгуанидин (гуанид Ф) и технологическую добавку - двуокись кремния с удельной поверхностью частиц не менее 300 м2/т - аэросил при следующем соотношении компонентов, мас. %:

фосфор красный гранулированный 61-69
порошок алюминиево-магниевого сплава 11-17
натрий азотнокислый 8-20
тиокол 3,2-4,3
смола эпоксидная 1,4-1,9
марганца (IV) окись 0,4-0,6
гексаметилентетрамин 0,1 -0,3
дифенилгуанидин 0,2-0,6
аэросил 0,3-0,7

Особенностью известного состава является использование компонентов с дополнительной селекцией: фосфор красный с размерами частиц 100-1000 мкм составляет не менее от всего объема фосфора, порошок алюминиево-магниевого сплава используется с удельной поверхностью не менее 1000 см2/г, удельная поверхность натрия азотнокислого не менее 400 см2/г, тиокол с содержанием серы не менее 30%, что ограничивает серийное производство дымовых зарядов.

Флегматизацию фосфора красного проводят предварительно приготовленным без применения растворителя связующим (смесь тиокола с эпоксидной смолой), которым затем опудривают в смесителе порошком алюминиево-магниевого сплава.

Далее в один прием вводят, перемешивая, окислитель, отверждающую и технологическую добавки, после чего добавляют 5-20%-ный раствор ускорителя полимеризации (дифенилгуанидина) в нелетучем растворителе в количестве 1-10% от массы связующего.

После этого проводят гранулирование состава одновременно с его сушкой в течение 5-10 минут в грануляторе.

Гранулирование резко снижает удельную поверхность частиц и чувствительность состава к механическим воздействиям (удар, трение), что позволяет проводить его объемное дозирование.

В технологии изготовления известного состава, в котором отсутствует большое количество легколетучего растворителя, исключены опасные операции ворошения, грануляции через сито и существенно сокращена длительность производственного цикла.

Высокие температура и скорость горения термической основы состава (порошок алюминиево-магниевого сплава и натрий азотнокислый) обеспечили более полную возгонку фосфора красного и максимальный выход при горении состава дисперсной фазы в аэрозоль, что увеличило маскирующую способность формируемой дымовой завесы.

Однако недостатком известного состава является неполнота использования по назначению фосфора красного, который при несбалансированности термической основы, характеризующейся балластным избытком окислителя, частично сгорает, а не возгоняется, что снижает оптическую плотность формируемого аэродисперсного образования.

При этом пиротехнический состав, в котором в качестве технологической добавки использован аэросил, снижающий усилие прессования зарядов, имеет повышенную чувствительность к воспламенению, что небезопасно для серийного изготовления дымовых зарядов, которые невозможно изготавливать прогрессивным литьем.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение безопасности промышленного производства дымовых зарядов литьем из модернизированного пиротехнического состава, при улучшении показателей назначения.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный аэрозолеобразующий пиротехнический состав, включающий фосфор красный гранулированный, термическую основу из смеси порошка алюминиево-магниевого сплава с натрием азотнокислым, тиокол, эпоксидную смолу, марганца (IV) окись, гексаметилентетрамин, дифенилгуаниидин и технологическую добавку, согласно изобретению, содержит в качестве технологической добавки графит пиротехнический при следующем соотношении компонентов (мас. %):

фосфор красный гранулированный 55-60
порошок алюминиево-магниевого сплава 12-14
натрий азотнокислый 13-15
тиокол 11-9
эпоксидная смола 2-3
марганца (IV) окись 0,4-0,6
гексаметилентетрамин 0,1-0,3
дифенилгуанидин 0,2-0,6
графит пиротехнический 1,3-2,5

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение маскирующей способности формируемой дымовой завесы за счет увеличенного выхода в аэрозоль дисперсной фазы и упростили техпроцесс приготовления состава, при улучшении переработки в заряды по литьевой технологии, что производительно и существенно сокращает производственные издержки.

Фосфор красный является основным функциональным компонентом, который при горении состава формирует дисперсную фазу генерируемого аэрозоля высокой оптической плотности, поглощающую заметную долю энергии зондирующего электромагнитного облучения.

При содержании в пиротехническом составе фосфора красного менее 55 мас. % снижается эффективность аэрозолеобразования, уменьшается плотность дымовой завесы.

При содержании в пиротехническом составе фосфора красного больше 60 мас. % происходит неполная его возгонка при нестабильном горении заряда.

Выбранные диапазоны содержания в термической основе состава порошка алюминиево-магниевого сплава (металлическое горючее) 12-14 мас. % и натрия азотнокислого - окислителя 13-15 мас. % обеспечивают активное их взаимодействие с малым шлакообразованием, при стабильном беспламенном горении с высокими температурой и скоростью, что обеспечило полноту возгонки фосфора красного для максимального диспергирования его окислов в атмосферу, где формируется маскирующее дымовое облако.

Тиокол, пластифицированный эпоксидной смолой, при перемешивании состава служит для формирования на границах гранул слоя термической основы, обеспечивая активное его воспламенение и горение в объеме заряда продолжительное время.

В качестве пластифицирующих эпоксидных смол при изготовлении связующего в составе по настоящему изобретению были использованы жидкие эпоксидные смолы, полимеризующиеся при переработке в заряды: диановые и фенолформальдегидные, которые характеризуются высокой адгезией к частицам порошкообразных компонентов состава и к поверхности корпуса изделий, образуя монолитность их соединения, исключая пористость и щели в заряде, что обеспечивает заданную функциональность по назначению.

Относительное увеличение в 2,6-2,8 раза, сравнительно с прототипом, содержания пластифицированного эпоксидной смолой тиокола в принципе позволяет перерабатывать предложенный состав по литьевой технологии, что более производительно и безопасно.

Смесь связующего тиокола с эпоксидной смолой обеспечивает равномерный контакт поверхности гранул фосфора красного с термической основой состава, стабильное и активное горение которого обеспечивает генерирование аэрозоля, формирующего маскирующую завесу высокой оптической плотности.

Марганца (IV) окись служит катализатором разложения окислителя.

При содержании в пиротехническом составе марганца (IV) окиси меньше 0,4 мас. % значительно увеличивается технологическое время отверждения полимерного компонента и не обеспечивается стабильность смеси.

При содержании в пиротехническом составе марганца (IV) окиси больше 0,6 мас. % увеличивается шлаковый остаток, фильтрующий аэрозоль, в результате чего снижается эффективность использования по целевому назначению из-за неудовлетворительной оптической плотности аэродисперсного образования.

Графит пиротехнический марки «П» обеспечивает сыпучесть составу, снижая чувствительность к воспламенению, что позволяет перерабатывать технологичный состав по изобретению в заряды литьем.

При содержании в пиротехническом составе графита «П» меньше 1,3 мас. % не достигаются равномерность распределения компонентов при смешивании, безопасность переработки состава и улучшение его технологических характеристик.

При содержании в пиротехническом составе графита больше 2,5 мас. % снижается скорость горения зарядов и динамика постановки маскирующей завесы.

Гексаметилентетрамин служит в качестве отвердителя связующего, для полимеризации тиокола и эпоксидной смолы, причем ускорителем отверждения служит дифенилгуанидин, массовое соотношение которых (6%) выбрано в принятых пределах 1-10 мас. % от массы связующего.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивом единстве является достаточной для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Предложенный состав приготавливается следующим образом.

В смеситель загружают навески фосфора красного гранулированного (57±2,5 мас. %), 10±1 тиокола и эпоксидной смолы (2,5±0,5 мас. %), которые перемешивают 7-10 минут для покрытия гранул липкой пленкой.

Затем добавляют 13±1 мас. % порошка алюминиево-магниевого сплава (ПАМ-3,-4) и перемешивают 5-10 минут, опудривая металлическим горючим слой связующего на поверхности функциональных гранул.

После этого в смеситель загружают навески следующих компонентов (мас. %): 14±1 натрия азотнокислого, 0,5±0,1 марганца (IV) окиси, 1,9±0,6 графита пиротехнического, 0,2±0,1 гексаметилентетрамина и 0,4±0,2 дифенилгуанидина, которые перемешивают 10-15 минут до равномерного распределения компонентов в составе.

Приготовленный простым смешиванием пиротехнический состав выгружают на лотки слоем 2-3 см и провяливают для удаления влаги и летучих до их содержания не более 0,4 мас. %.

Технологический процесс безопасного приготовления пиротехнического состава, сравнительно с прототипом, по времени сокращен втрое.

Оптимальное массовое соотношение компонентов термической основы и фосфора красного обеспечило полное активное взаимодействие порошка алюминиево-магниевого сплава и натрия азотнокислого в непосредственном примыкании к центрально расположенным гранулам функционального компонента, в результате чего при горении состава происходит большое выделение тепловой энергии, затрачиваемой на полную возгонку фосфора красного. При этом обеспечивается максимальный выход генерируемой дисперсной фазы в формируемое аэрозольное облако, характеризующееся повышенной оптической плотностью.

Предложенный аэрозолеобразующий пиротехнический состав пригоден для переработки в заряды по литьевой технологии, имеет низкую степень чувствительности к электрической искре, чувствительность к удару 3 кл., к трению 6 кл., что на 2 кл. выше, чем у аналогичных составов на основе фосфора красного.

При горении состава по изобретению поступающая в атмосферу дисперсная фаза аэрозоля характеризуется повышенной на 50% дымообразующей способностью.

Оптимальное массовое соотношение компонентов в предложенном аэрозолеобразующем пиротехническом составе для получения наилучших показателей назначения было рассчитано по математической модели планирования эксперимента, что подтверждено результатами испытаний опытных образцов целевых зарядов.

Для огневых испытаний были приготовлены опытные образцы из пиротехнических составов, включающих компоненты в пределах предложенных диапазонов их содержания, на границах и за границами этих диапазонов.

Характерные составы зарядов, прошедшие испытания, представлены в Таблице.

Характерные аэрозолеобразующие пиротехнические составы

По результатам испытаний было установлено, что составы 2-4 полностью соответствуют техническому заданию, обеспечив дымообразующую способность 98% по формированию аэрозольной завесы, маскирующая способность которой составляет 4,8-5,0 м2/г.

Состав 1 характеризуется пониженной оптической плотностью дымовой завесы из-за пламенного горения при малой скорости, в результате чего образуются шлаки, в которых оседала дисперсная фаза.

Состав 5 имеет неравномерное распределение компонентов в объеме, определяющее нестабильность горения зарядов при относительно низкой скорости, сопровождающейся ростом количества шлаковых остатков, в результате чего оптическая плотность дымовой завесы не соответствует требуемому уровню.

Сравнение предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники не выявило идентичного совпадения совокупности существенных признаков изобретения.

Предложенные отличия аэрозолеобразующего пиротехнического состава не являются очевидными для специалиста по пиротехнике, которые прямо следуют из постановки технической задачи.

Изготовление пиротехнического состава из совокупности компонентов в предложенном массовом соотношении возможно осуществлять на действующем производстве по отработанной технологии.

Из вышесказанного можно сделать вывод о соответствии изобретения условиям патентоспособности.

Положительные результаты испытаний на эффективность маскирующего действия предложенного аэрозолеобразующего пиротехнического состава позволяют рекомендовать его для серийного производства и поставок функциональных зарядов заказчикам.

Аэрозолеобразующий пиротехнический состав, включающий фосфор красный гранулированный, термическую основу из смеси порошка алюминиево-магниевого сплава с натрием азотнокислым, тиокол, эпоксидную смолу, марганца (IV) окись, гексаметилентетрамин, дифенилгуанидин и технологическую добавку, отличающийся тем, что он в качестве технологической добавки содержит графит пиротехнический при следующем соотношении компонентов (мас. %):

фосфор красный гранулированный 55-60
порошок алюминиево-магниевого сплава 12-14
натрий азотнокислый 13-15
тиокол 11-9
эпоксидная смола 2-3
марганца (IV) окись 0,4-0,6
гексаметилентетрамин 0,1-0,3
дифенилгуанидин 0,2-0,6
графит пиротехнический 1,3-2,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам объемного тушения пожаров и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах. Аэрозолеобразующий пиротехнический состав включает, мас.

Изобретение относится к средствам для образования дымовых завес, а более конкретно к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, формирующий на воздухе аэродисперсное образование высокой оптической плотности.

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к составам для образования при горении дымовых маскирующих завес. Пиротехнический состав маскирующего дыма включает гексахлорэтан, перхлорат калия, окись цинка, алюминиевый порошок, в качестве пластификатора - хлорпарафин жидкий ХП-470, тиомочевину и в качестве технологической добавки - графит пиротехнический.

Изобретение относится к средствам для образования дымовых завес, а именно к дымообразующим пиротехническим составам. Пиротехнический состав белого сигнала включает (мас.

Изобретение относится к пиротехническим составам для образования дыма, при горении которого образуется оранжевый дымовой сигнал. Пиротехнический состав оранжевого дыма включает, мас.%: хлорат калия 26-28, краситель оранжевый органический жирорастворимый 44-50, пламегасящую добавку - тиомочевину 18-20, графит 2-3 и в качестве технологической добавки - хлорпарафин жидкий 4-5.

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении генерирующим дым, используемый для постановки маскирующих завес. Пиротехнический состав маскирующего дыма включает, мас.%: гексахлорэтан 54-62, окись цинка 6-8, алюминиевый порошок 27-29, органическое горючее связующее - канифоль сосновую 3-5 и хлорпарафин ХП-470.

Изобретение относится к пиротехническим составам для образования дымовых завес. Пиротехнический состав белого дыма включает, мас.

Изобретение относится к средствам для образования дымовых завес, а именно пиротехническим дымообразующим составам, которые предназначены для использования при павильонных видео- и киносъемках.
Группа изобретений относится к применению аэрозольгенерирующего состава в качестве средства воздействия на атмосферу или стратосферу земли для снижения интенсивности солнечного излучения и температуры поверхности земли.
Изобретение относится к дымообразующим пиротехническим составам, генерирующим при горении аэрозоль, образующий на воздухе дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы.

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к осветительным составам. Осветительный пиротехнический состав содержит, мас.%: нитрат бария 32-42, порошок алюминиево-магниевого сплава 27-29, криолит 27-31, канифоль 2-3 и в качестве активатора горения - тиомочевину 2-5.

Изобретение относится к пиротехнике, а именно к воспламенительным пиротехническим составам, инициирующим воспламенение и горение функционального снаряжения различных специзделий и боеприпасов.
Изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно к осветительным составам. Пиротехнический осветительный состав содержит (мас.%): нитрат натрия 20-30, магниевый порошок 55-66, добавку, активирующую горение - фторкаучук 8-14 и технологическую добавку - фторопласт 6-1.

Изобретение относится к пиротехническим составам, включающим мелкодисперсное металлическое горючее и цветообразующий нитратный окислитель, а именно к пиротехническим составам цветного огня, используемым для изготовления фейерверков и салютов, для проведения зрелищных и увеселительных мероприятий.
Изобретение относится к пиротехнике, а именно к осветительным составам. Пиротехнический осветительный состав включает, в мас.%: нитрат натрия 44-50, магниевый порошок 37-40 и связующее, в качестве которого содержит смесь гипса или криолита 9-10 с канифолью сосновой 3-4 и технологическую добавку - масло индустриальное 1-2.
Изобретение относится к пиротехнике, более конкретно к составам, содержащим мелкораздробленный металл в комбинации с кислородвыделяющим веществом, а именно с неорганической солью азоткислородной кислоты, предназначенным для создания фотоосветительной вспышки.
Изобретение относится к пиротехнике, а именно к пиротехническим составам на основе нитратов металлов, которые предназначены для образования белого огня при химическом взаимодействии нескольких твердых веществ.
Изобретение относится к пиротехническим составам, способным при горении выделять световую энергию для освещения местности ночью. Пиротехнический осветительный состав включает, мас.%: магниевый порошок 65,0-80,0, нитрат натрия 15,1-29,4, канифоль 0,4-0,6, индустриальное масло 1,1-1,9, политетрафторэтилен 2,0-4,0, стеариновую кислоту, или стеарат кальция, или стеарат магния, или стеарат натрия 0,1-0,6.
Изобретение относится к пиротехнике, а именно к пиротехническим сигнальным составам красного и зеленого огней для изготовления сигнальных средств, в частности сигнальных патронов, а также фейерверочных изделий.
Изобретение относится к области пиротехники, а именно к пиротехническим составам для образования цветного дыма. Пиротехнический состав зеленого огня включает барий азотнокислый - 67-73 мас.%, порошок алюминиево-магниевого сплава - 8-10 мас.%, идитол в качестве органического горючего связующего - 3-4 мас.%, а в качестве усилителя цвета смесь порошкового хлорпарафина - 14-16 мас.% и жидкого хлорпарафина - 2-3 мас.%.
Наверх