Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем и способ ее получения

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив и т.п. Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем содержит в качестве горючего додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12 и в качестве кислородного окислителя перхлорат хитозана C6O4H9NH3ClO4 и дополнительно содержит ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)3. Композицию получают смешением влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, водного геля перхлората хитозана и УПТФЭ в виде этанольной дисперсии в соответствующем количестве до однородного геля, при этом оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3. Изобретение обеспечивает получение гомогенных борфторсодержащих энергоемких композиций, отличающихся полнотой сгорания и перспективных для использования их в качестве высококалорийных компонентов ЭКС. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 пр.

 

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив и т.п.

Известно использование бора и его соединений в качестве энергоемких добавок в ЭКС. Например, смесь бора, порошкообразного бериллия, лития или декаборана предложена в качестве высокоэффективного горючего. Запатентованы композиции на основе декаборана, алкилдекаборана, а также твердые продукты, получающиеся из декаборана и дихлорэтана с AlCl3 или декаборана и ацетиленовых углеводородов в композиции с различными окислителями в качестве ракетного топлива (Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969. 488 С.).

Недостатком использования в ЭКС бора, получаемого по существующей технологии, является высокое содержание в качестве примеси магния (до 20%), что резко понижает его калорийность.

Недостатком использования в ЭКС декаборана является высокая химическая активность, летучесть при комнатной температуре, а также токсичность.

Большей химической и термической устойчивостью, а также нетоксичностью обладают полиэдрические боргидридные анионы. Запатентовано использование солей NH4B11H14 [Пат. США №3795491, опубл. 05.03.1974 г.); (NR1NR2)2B10H10 (R1, R2-алифатический радикал или Н) (Пат. США №3126305, опубл. 24.03.1964 г.] в качестве добавок в ракетные топлива. Декагидро-клозо-декаборат цезия Cs2B10H10 в смеси с окислителями образует высокоэнергетические горючие составы [Пат. США №3149010, опубл. 15.09.1964 г.]. Декагидро-клозо-декаборат гуанидиния и его производные предложено использовать в воспламеняющихся и пиротехнических составах [Пат. США №4108679, опубл. 22.08.1978 г.; пат. США №4130585, опубл. 19.12.1978 г.]. Для запальных и пиротехнических устройств известно использование двойных солей Cs2B10H10×CsNO3 [Пат. США №3107613, опубл. 22.10.1963 г.] и Cs2B12H12×CsNO3 [Пат. США №3184286, опубл. 18.05.1965 г.]. Представляет интерес введение в качестве энергоемкого компонента в ЭКС додекагидро-клозо-додекаборат хитозания (C6O4H9NH3)2B12H12 [Пат. РФ №2158221, опубл. 27.10.2000 г.].

Недостатком бора и его соединений в качестве энергоемких горючих в целом является образование в продуктах сгорания оксида бора, который может наплавляться на стенки сопла ракетного двигателя, что приводит к его забиванию и выводу из строя.

Этот недостаток устраним при использовании в качестве окислителей фтора и фторсодержащих соединений, например дифторида кислорода, дифторида азота, трифторида хлора, пентафторида хлора, триоксофторида хлора [Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969 г.. 488 С.]. В этом случае в качестве продуктов окисления образуются летучие трифторид BF3 или оксофторид бора (BOF)3. Хотя теплота образования оксофторида бора (BOF)3 (3,15 ккал/г) имеет промежуточное значение между теплотами образования оксида бора B2O3 (3,02 ккал/г) и трифторида бора BF3 (3,98 ккал/г), он термически более стабилен, чем каждое из указанных соединений. Кроме того (BOF)3 не диссоциирует при высоких температурах, что положительно отражается на удельном импульсе.

Недостатком вышеперечисленных фтор-окислителей является их высокая химическая активность и невозможность их использования в ЭКС, т.к. это газообразные или жидкие вещества.

Известны энергоемкие металл-фторполимерные композиции. В качестве окислителя в них используется политетрафторэтилен (ПТФЭ) в виде порошка фторопласта-4, химической формулы отличающийся высокой устойчивостью. Молекулярная масса этого полимера составляет 140000-500000, которой соответствует среднее значение n=3200. В качестве горючего в этих смесях применяют порошки таких активных металлов, как алюминий, магний, титан, цирконий [Лемперт Д.Б., Нечипоренко Г.Н., Согласнова С.И. Влияние добавок алюминия на величину удельного импульса фторсодержащих композиций смесевых твердых ракетных топлив // Материалы IV Всероссийской конференции «Энергетические конденсированные системы». Черноголовка. 2006 г. С. 61].

Данные композиты получают механохимически методом совместного помола компонентов в шаровой мельнице, в результате чего идет измельчение частиц ПТФЭ, взятого в виде порошка фторопласта-4. Этот подход позволяет получить активные смеси с тонким распределением горючего и окислителя.

Недостатком ПТФЭ в виде фторопласта-4 является крупноразмерность его частиц (160-200 мкм), которые химически малоактивны без предварительного измельчения. Другим недостатком таких композиций является относительно низкая теплота сгорания заявленных металлов до фторидов: AlF3 - 3,41, MgF2 - 2,84, ZrF4 - 2,39 ккал/г или оксофторида алюминия AlOF - 2,25 ккал/г [Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969 г. 488 С.]. Кроме того, AlF3 и MgF2 образуют твердые отложения на стенках ракетного двигателя, что ухудшает его работу.

Недостатком способа получения таких композиций является опасность их взрывного разложения в результате резкого подъема температуры в ходе их механохимической обработки. Для устранения этого в смеси добавляют инертные растворители, последующее удаление которых усложняет способ [Материалы IV Всероссийской конф. «Энергетические конденсированные системы». Черноголовка. 2006. С. 61].

Известны композиции на основе ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ), получаемого путем частичной термодеструкции фторопласта-4 при 490-510°C в среде газообразных продуктов термодеструкции [Пат. РФ №1775419, опубл. 15.11.1992 г.], частицы которого имеют сферическую форму размером 0,1-1,0 мкм. УПТФЭ обладает всеми химическими свойствами политетрафторэтилена. Средняя молекулярная масса УПТФЭ составляет 3200 а.е.м., что соответствует структурной формуле (C2F4)32. В качестве горючего в них используются интеркалированные соединения оксида графита (ОГ) с додекагидро-клозо-додекаборатной кислотой H2B12H12 с получением композиции состава ОГ×H2B12H12 - УПТФЭ [Пат. РФ №2479560, опубл. 20.04.2013 г.].

Данные композиции получают смешением водного геля оксида графита с УПТФЭ под действием высокоскоростной мешалки или ультразвуковой обработки, исключающей перегрев смеси и ее взрывное разложение. Далее в гомогенные смеси УПТФЭ с оксидом графита добавляют додекагидро-клозо-додекаборатную кислоту с образованием интеркалированных соединений оксида графита, которые одновременно играют роль полимерного связующего. В результате последующей сушки композиции могут быть получены в твердом виде (порошки, пленки, пластины, гранулы различной формы и размеров).

Преимуществом УПТФЭ в качестве окислителя по сравнению с ПТФЭ, взятого в виде фторопласта-4 (размер частиц 160-200 мкм), является ультрадисперсность его частиц (0,1-1,0 мкм), что не требует их предварительного измельчения и активации. Не менее важным преимуществом таких композиций является летучесть фтористых соединений бора, которые выделяются в результате химического взаимодействия додекагидро-клозо-додекаборатной кислоты H2B12H12, входящей в состав интеркалированного соединения с (C2F4)32, что обеспечивает чистоту сопла ракетного двигателя.

К существенному недостатку данного способа можно отнести то, что для получения однородных дисперсий УПТФЭ в геле оксида графита проводят высокоэнергетическое воздействие на смеси. Вследствие этого происходит постепенная активация частиц УПТФЭ за счет появления в структуре полимера дислокаций, вакансий, сдвигов и других дефектов. В итоге частички УПТФЭ становятся гидрофильными, переходя с поверхности в объем водного геля оксида графита.

Еще одним недостатком таких композиций является сложность получения исходной H2B12H12 и ее дороговизна. По разработанным к настоящему времени способам ее получения [Кузнецов Н.Т., Солнцев К.А., Агафонов А.В. Некоторые закономерности синтеза клозо-гидроборатов // Координ. хим. 1979 г.. Т. 5, №9. С. 1297-1298], на первой стадии идет высокотемпературный синтез ее солей, как правило, натриевой Na2B12H12. После обработки реакционного продукта водой хорошо растворимый додекагидро-клозо-додекаборат натрия Na2B12H12 переходит в водный раствор, из которого его осаждают в виде додекагидро-клозо-додекабората цезия Cs2B12H12 [Кузнецов Н.Т., Солнцев К.А., Куликова Л.Н. О синтезе чистых солей с анионом B12H122- // Координ. хим. 1976 г. Т. 2, №11. С. 1574-1575], который подвергают многократной перекристаллизации с целью очистки его от примесей. Наконец, пропусканием раствора Cs2B12H12 через катионитную смолу КУ-2 его переводят в кислоту Н2В12Н12. Особенностью катионообменного процесса является необходимость работать с разбавленными растворами. В результате на выходе получают кислоту концентрацией не более 5 масс. %. Естественно это приводит к низкой концентрации синтезируемых с ее участием композиций и, как следствие, к дополнительным энергозатратам при длительной сушке таких композиций.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются энергоемкие композиции, в которых в качестве горючего используют додекагидро-клозо-додекаборат хитозана в сочетании с окислителем перхлоратом хитозана состава (C6O4H9NH3)2B12H12-C6O4H9NH3ClO4 [Пат. РФ №2315774, опубл. 27.01.2008, Бюл. №3].

Указанные составы получают добавлением в вязкий раствор перхлората хитозана C6O4H9NH3ClO4 додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12 в виде тонкодисперсного порошка (или свежеполученного сметанообразного раствора, или влажного пастообразного продукта) с последующим совместным концентрированием полученной смеси. В процессе концентрирования вязкость раствора перхлората хитозана еще больше увеличивается, в результате чего формируется композиция с равномерным распределением окислителя и горючего. После сушки при 110°C получают однородный твердый полимерный состав. Равномерное распределение солей в этих составах достигается не только за счет высокой вязкости образующегося раствора, но и благодаря тому, что B12H122--анионы являются электронно-дефицитными системами в отличие от ClO4--анионов, содержащих в своей структуре большое число донорных атомов кислорода, имеющих неподеленные пары электронов. Поэтому при испарении воды идет сближение олигомеров солей за счет донорно-акцепторного взаимодействия

B12H122- и ClO4--анионов, что подтверждается смещением характеристических полос валентных колебаний исходных анионов по сравнению с индивидуальными соединениями. В результате образуется однородный с равномерным распределением окислителя и горючего твердый полимерный состав.

Преимуществом таких композитов является использование в качестве горючего додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12. Он более прост в получении по сравнению с H2B12H12. Благодаря нерастворимости (C6O4H9NH3)2B12H12 в воде в отличие от хорошо растворимых солей хитозана с побочными анионами, присутствующими в реакционном продукте, делается возможным его селективное выделение из сложных водно-солевых растворов на первой стадии [Салдин В.И., Суховей В.В., Игнатьева Л.Н., Слободюк А.Б., Бузник В.М., Михайлова Ю.М. Извлечение додекагидро-клозо-додекаборатного аниона из водных растворов с помощью хитозана // Химическая технология. 2009 г. Т. 10. №4. С. 193-197], а не в конце многостадийной и длительной цепочки химических превращений, как в случае с H2B12H12. При этом (C6O4H9NH3)2B12H12 получают очень чистым и в концентрированном виде.

Недостатком композиций, полученных по способу-прототипу, является неполнота сгорания додекагидро-клозо-додекабората хитозана. Происходит это из-за того, что, как уже отмечалось, при горении бора и его соединений на воздухе на поверхности горящих частиц идет образование защитного расплава кислородных соединений бора.

Задачей изобретения является повышение полноты сгорания композиции на основе додекагидро-клозо-додекаборат хитозана - перхлорат хитозана.

Поставленная задача решается созданием тройных композиций додекагидро-клозо-додекаборат хитозана - перхлорат хитозана - ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) путем совместного концентрирования ее составляющих, при этом УПТФЭ берут в виде этанольной дисперсии в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)3, оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

Использование этанольной дисперсии УПТФЭ существенно упрощает способ ее получения за счет отказа от трудоемкого процесса гидрофилизации порошка УПТФЭ под действием ультразвука или высокоскоростного перемешивания, который используется для получения борфторсодержащей композиции ОГ×H2B12H12 - УПТФЭ.

Сущность предлагаемого изобретения заключается во введении УПТФЭ в качестве фтор-окислителя в виде этанольной дисперсии в композицию (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4. Патентный поиск показал, что тройные композиции (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4 - УПТФЭ к настоящему времени не известны, их получение и свойства не описаны. В результате проведенных исследований разработан состав композиций, способ их получения, описаны физико-химические свойства с помощью химического, рентгенофазового анализов, ИК-спектроскопии, термогравиметрии.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в технологически простом способе получения гомогенных борфторсодержащих композиций, отличающихся полнотой сгорания и перспективных для использования их в качестве высококалорийных компонентов ЭКС.

При разработке составов заявляемых композиций принимали во внимание то, что содержание УПТФЭ в них должно обеспечивать выделение бора в виде летучего оксофторида бора (BOF)3 согласно схеме:

(C6O4H9NH3)2B12H12×C6O4H9NH3ClO4+3(C2F4)32+O2→4(BOF)3

Соотношение перхлората хитозана и додекагидро-клозо-додекабората хитозана в заявляемых композициях не является определяющим фактором, поскольку не влияет на полноту окисления бора до (BOF)3. На это влияет содержание УПТФЭ. Однако при увеличении количества перхлората хитозана больше 1 моля на 1 моль додекагидро-клозо-додекабората хитозана уменьшается удельная энергоемкость композиции, т.к. падает доля горючего.

Тройные композиции (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4 - УДПТФЭ получают смешением водного геля перхлората хитозана со свежеосажденным додекагидро-клозо-додекаборатом хитозана, после чего в полученную смесь вводят дисперсию УПТФЭ в этиловом спирте, затем полученную гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянной массы. В результате сушки этой смеси при 105°C получают композицию в виде твердого продукта. В этанольной дисперсии УПТФЭ, которую используют в заявляемом изобретении, частички (C2F4)32 полностью смочены спиртом и находятся в объеме раствора. Однако было неизвестно, как поведет себя смесь этанольной дисперсии УПТФЭ с водными гелями додекагидро-клозо-додекабората и перхлората хитозана. Лабораторные исследования показали, что при этом не происходит коагуляции, расслаивания смесей или проявления гидрофобных свойств частичек УПТФЭ, а также выход их из объема раствора и скопление на его поверхности, т.е. разрушения композиции. Наоборот, предложенный технологический способ позволяет получить устойчивые гомогенные гелеобразные композиции. Вдобавок к этому, благодаря повышенной вязкости перхлората хитозана, не происходит оседания частиц УПТФЭ и додекагидро-клозо-додекабората хитозана в процессе сушки, что обеспечивает гомогенность получаемых твердых композиций.

В качестве исходного хитозана, из которого получали его соли, использовали продукт производства ООО «Биополимеры» (г. Партизанск, Приморский край) по ТУ 9283-174-200472012-03 со степенью дезацетилирования 75,0%, имеющий следующий элементный состав, масс. %: С - 45,5; Н - 6,8; N - 8,1; О - 39,6. Это соответствует брутто-формуле C6,5O4,25H9,5NH2 и его относительной молекулярной массе 171,7 а.е.м. Исходя из этого молекулярный вес додекагидро-клозо-додекабората хитозана (С6,5О4,25H9,5NH3)2B12H12 составляет 487,26 а.е.м., а перхлората хитозана C6,5O4,25H9,5NH3ClO4 равен 272,16 а.е.м. Эти значения использованы для расчета составов композиций.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 2,6114 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,4970 г (1,02 ммоль) (C6,5O4,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 5,5220 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2776 г (1,02 ммоль) С6,5O4,25Н9.5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,2818 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3061 г (3,03 ммоль) (C2F4)32. В результате получают композицию с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4 - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,0753 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 2. 2,6879 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5116 г (1,05 ммоль) (С6,5O4,25Н9,5H3)2В12Н12, смешивают с 11,3690 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5715 г (2,10 ммоль) C6,5O4,25H9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,3485 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3151 г (3,15 ммоль) (C2F4)32. В результате получают композицию с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - 2,0 C6O4H9NH3ClO4 - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,3884 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,3%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 3. 2,6113 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,4970 г (1,02 ммоль) (C6,5O4,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 16,5662 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,8328 г (3,06 ммоль) С6,5O4,25Н9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,2814 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3061 г (3,06 ммоль) (C2F4)32. В результате получают композицию с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - 3,0 C6O4H9NH3ClO4 - 3,0 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,6261 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием газообразного продукта.

Пример 4. 2,6865 г влажного свежеосажденного додека-гидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5113 г (1,05 ммоль) (C6,5O4,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 5,7160 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2858 г (1,05 ммоль) С6,5O4,25Н9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,2765 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,3054 г (3,04 ммоль) (C2F4)32, что соответствует композиции с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4 - 2,9 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 2,9). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,0959 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием незначительного твердого остатка темного цвета. По данным ренгенофазового анализа он представляет смесь борной кислоты и сажи. Присутствие в ИК-спектрах полосы при 2490 см-1 говорит о наличии в остатке недоокисленного додекагидро-клозо-додекаборатного аниона.

Пример 5. 2,7137 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5165 г (1,06 ммоль) (C6,5O4,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 11,4773 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5770 г (2,12 ммоль) C6,5O4,25H9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,2143 г этанольной дисперсии УПТФЭ, содержащей 0,2971 г (2,97 ммоль) (C2F4)32, что соответствует композиции с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - 2,0 C6O4H9NH3ClO4 - 2,8 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 2,8). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,3836 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании кусочка композита он энергично сгорает с образованием незначительного твердого остатка темного цвета. По данным ренгенофазового анализа он представляет смесь борной кислоты и сажи. Присутствие в ИК-спектрах полосы при 2490 см-1 говорит о наличии в остатке недоокисленного додекагидро-клозо-додекаборатного аниона.

Пример 6. 2,7654 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5263 г (1,08 ммоль) (C6,5O4,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 5,8800 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,2940 г (1,08 ммоль) C6,5O4,25H9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,4978 г этанольной дисперсии, содержащей 0,3351 г (3,35 ммоль) (C2F4)32, что соответствует композиции с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - C6O4H9NH3ClO4 - 3,1 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3,1). Гелеобразную смесь сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,1496 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,5%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании композиции она энергично сгорает с образованием белого облачка газообразного продукта. По данным рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии продуктом его конденсации является УПТФЭ.

Пример 7. 2,8161 г влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, содержащего 0,5360 г (1,10 ммоль) (C6,504,25H9,5NH3)2B12H12, смешивают с 11,9104 г водного геля перхлората хитозана, содержащего 0,5988 г (2,20 ммоль) C6,5O4,25H9,5NH3ClO4, и добавляют в полученную смесь 2,5423 г этанольной дисперсии, содержащей 0,3411 г (3,41 ммоль) (C2F4)32, что соответствует композиции с мольным отношением (C6O4H9NH3)2B12H12 - 2,0 C6O4H9NH3ClO4 - 3,1 УПТФЭ (мольное отношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к УПТФЭ равно 1 к 3,1). Гелеобразный композит сушат на воздухе при 105°C до постоянного веса и получают 1,4670 г желтоватого твердого продукта. Это соответствует 99,4%-ному выходу от суммы исходных компонентов. При поджигании композиции она энергично сгорает с образованием белого облачка газообразного продукта. По данным рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии продуктом его конденсации является УПТФЭ.

Из примеров следует, что:

1) оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекабората хитозана к перхлорату хитозана и УПТФЭ составляет 1:1:3 (пример 1). Увеличение соотношения перхлората хитозана к додекагидро-клозо-додекаборату хитозана в композиции не влияет на полноту сгорания додекагидро-клозо-додекабората (примеры 2 и 3), а только снижает удельную энергоемкость композиции, т.к. доля горючего уменьшается;

2) при недостатке УПТФЭ в композиции (примеры 4, 5) ее сгорание происходит с образованием твердого остатка недогоревшего боргидридного компонента - додекагидро-клозо-додекабората хитозана;

3) при избыточном содержании УПТФЭ (пример 6, 7) фторполимер, не вступивший в реакцию с боргидридным компонентом додекагидро-клозо-додекаборатом хитозана, выделяется в виде белого облачка, что приводит к нерациональному использованию достаточно дорогого УПТФЭ.

1. Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем, содержащая в качестве горючего додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12 и в качестве кислородного окислителя перхлорат хитозана C6O4H9NH3ClO4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)3.

2. Борфторсодержащая энергоемкая композиция по п. 1, отличающаяся тем, что оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

3. Способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции для энергетических конденсированных систем, включающий смешение горючего додекагидро-клозо-додекабората хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12 и кислородного окислителя - водного геля перхлората хитозана C6O4H9NH3ClO4, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят фтор-окислитель ультрадисперсный политетрафторэтилен (УПТФЭ) в виде этанольной дисперсии в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора (BOF)3 с последующей сушкой полученной смеси до постоянной массы.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что додекагидро-клозо-додекаборат хитозана (C6O4H9NH3)2B12H12 берут в виде влажного свежеосажденного продукта.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сушку смеси ведут при температуре 105°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству дисперсно наполненных полимерных композитных материалов, например зарядов энергетических конденсированных систем (ЭКС) - смесевых твердых топлив, пиротехнических составов и др.

Изобретение относится к термостойким газогенерирующим составам, применяемым и эксплуатируемым в температурном диапазоне от минус (70±3)°C до плюс (155±5)°C. Газогенерирующий состав содержит окислитель - 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан или смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексана и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана при соотношении 3:1 соответственно, связующее - поливинилбутираль, пластификатор - дибутилфталат, технологические добавки - парафин, олеиновая кислота, углерод технический и стеарат цинка.
Изобретение относится к изготовлению зарядов смесевого ракетного топлива, а именно к технологии формования зарядов методом свободного литья. Формование заряда осуществляют методом свободного литья топливной массы в корпус, установленный в барокамере.

Изобретение раскрывает катализатор ракетного топлива, содержащий: носитель, изготовленный посредством горячего изостатического прессования и имеющий теоретическую плотность, по меньшей мере, 97%, который содержит оксид гафния и вплоть до равной части оксид циркония по массе, причем объединенные оксид гафния и оксид циркония, когда присутствуют, составляют, по меньшей мере, 50% масс.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к технологии изготовления бронечехла для бронирования вкладного заряда из смесевого твердого топлива (СТТ) к маршевому ракетному двигателю (РД) переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК), а также к теплозащитному материалу для изготовления бронечехла.

Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также для поршневых, турбореактивных двигателей.

Изобретение относится к ракетной технике и касается разработки способа получения органического термостойкого наполнителя для обеспечения термоэрозионной стойкости бронепокрытия.

Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также для экстремальных поршневых и турбореактивных двигателей.
Изобретение относится к вариантам ракетного топлива для твердотопливных и гибридных ракетных двигателей. Ракетное топливо содержит нитросоединение, например нитроформ, которое находится в нем в связанном соединении с непредельными углеводородами (нитроэтилен, этилен, стирол, пропилен, нитропропилен, нитрил акриловой кислоты, диацетилен) с помощью реакции Михаэля.
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки крепящей полимерной композиции, предназначенной для скрепления забронированного заряда из твердого ракетного топлива (ТРТ) с корпусом газогенератора (ГГ), исключающего продольное перемещение заряда в корпусе ГГ.

Изобретение относится к светочувствительному взрывчатому составу (СВС) для снаряжения средств инициирования. Для получения светочувствительного взрывчатого состава с высокой селективной чувствительностью к импульсному лазерному излучению и одновременно высокой взрыво- и пожаро- безопасностью смешивают высокодисперсное термостойкое взрывчатое вещество (ВВ) с удельной поверхностью в диапазоне величин от ~2000 см2/г до ~20000 см2/г с температурой начала интенсивного разложения более 200°C и светочувствительный компонент алюминий в виде порошка с дисперсностью 50-200 нм в количестве от 0,5 до 2,0 мас.%.

Изобретение относится к пиротехническим составам, содержащим в качестве горючего активные металлы, а в качестве окислителя фторпласты. Описана композиция высокоэнергетического пиротехнического зажигательного элемента в кумулятивных осколочных боевых изделиях, содержащая фторполимер и порошки алюминия, отличающаяся тем, что для обеспечения малой задержки самовоспламенения, способствующей воспламенению горючих материалов, находящихся в замкнутом пространстве после пробития боеприпасом внешней оболочки, композиция содержит 70-90% масс.

Изобретение относится к пиротехническим составам, при горении которых генерируется аэрозоль, образующий в атмосфере дымовое облако, используемое для постановки маскирующей завесы.

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, лития, алюминия, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам. Предложены варианты заряда к легкогазовому оружию, включающие боргидрид бериллия, алюминия, лития, лития-алюминия или кремния, или тетраборан, или декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, пятиокисью азота или шестиокисью азота.
Изобретение относится к ракетным топливам. Рассмотрены варианты ракетных топлив, включающие нитрат аммония или динитрамид аммония в комбинациях с дибораном, тетрабораном, боргидридом бериллия, гидридом бериллия и бором.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления энергоёмких композиционных материалов, применяемых для разрушения скальных и бетонных преград, а также в перфорационной технике при прострелочно-взрывных работах в нефтеразведке.

Изобретение относится к метательным взрывчатым веществам, а именно смесевым порохам, используемым в качестве заряда к легкогазовому оружию. Рассмотрены комбинации декаборана с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Изобретение относится к водородовыделяющим взрывчатым веществам. Согласно изобретению взрывчатое вещество содержит декаборан в комбинациях с шестью разными окислителями: пятиокисью азота, нитратом аммония, динитрамидом аммония, нитратом бора, нитратом бериллия, шестиокисью азота.

Группа изобретений относится к капсюлям-воспламенителям патронов стрелкового оружия, таких как пистолетные, винтовочные, включая патроны к автоматическому оружию, охотничьему оружию, включающим экологически чистый неоржавляющий ударно-воспламенительный состав без содержания тяжелых токсичных металлов. По первому варианту капсюль-воспламенитель содержит колпачок с размещенным в нем слоем ударно-воспламенительного состава, прикрытым защитным покрытием, в который упирается наковальня, ударно-воспламенительный состав содержит компоненты, мас.%: калиевая соль динитробензофуроксана 30-60, тетразен 3-5, силикокальций 15-25, бор 5-7, азотнокислый висмут 35-50. По второму варианту капсюль-воспламенитель содержит колпачок с размещенным в нем слоем ударно-воспламенительного состава, прикрытым защитным покрытием, в который упирается наковальня, ударно-воспламенительный состав содержит компоненты, мас.%: калиевая соль динитробензофуроксана 30-60, тетразен 3-5, силикокальций 15-25, алюминий 0-5, азотнокислый барий 40-50. Капсюль-воспламенитель может быть выполнен в виде капсюля-воспламенителя типа Бердан, или Боксер, или Жевело. Изобретение позволяет повысить стабильность баллистических характеристик патрона. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем, например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив и т.п. Борфторсодержащая энергоемкая композиция для энергетических конденсированных систем содержит в качестве горючего додекагидро-клозо-додекаборат хитозана 2B12H12 и в качестве кислородного окислителя перхлорат хитозана C6O4H9NH3ClO4 и дополнительно содержит ультрадисперсный политетрафторэтилен в количестве, обеспечивающем полноту и скорость перехода бора боргидридного соединения в оксофторид бора 3. Композицию получают смешением влажного свежеосажденного додекагидро-клозо-додекабората хитозана, водного геля перхлората хитозана и УПТФЭ в виде этанольной дисперсии в соответствующем количестве до однородного геля, при этом оптимальное мольное соотношение додекагидро-клозо-додекаборат хитозана : перхлорат хитозана : УПТФЭ равно 1:1:3. Изобретение обеспечивает получение гомогенных борфторсодержащих энергоемких композиций, отличающихся полнотой сгорания и перспективных для использования их в качестве высококалорийных компонентов ЭКС. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 пр.

Наверх