Термостойкий воспламенительный экологически чистый состав и способ его получения

Изобретение относится к производству средств инициирования, а именно к пиротехническим составам для электровоспламенителей. Термостойкий воспламенительный экологически чистый состав содержит горючее - двойную соль ферроцианида калия-магния или калия-кальция, и окислитель - перхлорат, хлорат, бромат или нитрат калия. Состав получают химическим соосаждением компонентов в водных растворах в одну стадию. Воспламенительный состав характеризуется нетоксичными продуктами сгорания и безопасным способом его получения и может быть применен для изготовления электровоспламенителей с меньшей чувствительностью к статическому электричеству, механическим воздействиям и большей энергией срабатывания, а также является более безопасным при обращении и эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к производству средств инициирования, а именно к пиротехническим составам для электровоспламенителей (ЭВ).

Электровоспламенитель представляет собой смонтированные в гильзе с капсюлем детонатором 1 два электрода 4, соединенные между собой тонким проводником - мостиком накаливания 2, окруженные легковоспламеняющимся составом - воспламенительной головкой 3, закрепленные в гильзе мастикой 5 (Фиг. 1).

К электровоспламенителям предъявляют ряд специфических требований:

- электровоспламенитель должен быть достаточно, но не чрезмерно чувствительным к электрическому току, чтобы обеспечить надежность работы и безопасность применения в условиях сравнительно высоких блуждающих токов и электромагнитных полей;

- элекровоспламенитель должен быть стоек при хранении и иметь высокую термостойкость и влагостойкость;

- луч огня от электровоспламенителя должен быть достаточной силы для того, чтобы вызвать надежное срабатывание следующего элемента инициирующей огневой цепи (капсюля-детонатора, замедлителя и т.д.).

Из предъявленных требований к электровоспламенителям видно, что в их выполнении большую роль играют воспламенительные составы.

Из составов, применяемых для электровоспламенителей (электрозапалов), заслуживает внимания состав [1] (мас. %):

пироксилиновая вата - 40

железисто-синеродистый свинец - 30

бертолетова соль - 30.

Недостатками данного состава являются высокая взрывоопасность его изготовления и невысокая надежность работы.

В настоящее время в России для электровоспламенителей широко применяется воспламенительный состав [2] (мас. %):

бертолетова соль - 49,5

роданид свинца - 49,5

оксид свинца Pb3O4 - 1.

Недостатками данного состава также является высокая взрывоопасность и чувствительность к механическим воздействиям и электрической искре. Поэтому стадии подготовки исходных компонентов воспламенительных составов, а особенно стадии их смешения, являются чрезвычайно взрывоопасными, из-за чего на заводах-изготовителях электровоспламенителей часто бывают взрывы, разрушающие оборудование.

Недостатки состава ведут к опасно низкому минимальному току срабатывания и электростатической чувствительности готовых изделий по сравнению с мировым уровнем изготовления ЭВ.

В качестве еще одного аналога может быть приведен состав [3], менее чувствительный к внешним воздействиям и имеющий более безопасный способ получения химическим соосаждением (мас. %):

роданид свинца - 44-50

перхлорат калия - 49-50

хромат свинца - 1-6.

Общим недостатком известных аналогов является наличие высокотоксичных соединений свинца (ПДК=0,005 мг/м3). В последнее время экологические требования делают данный недостаток очень существенным.

Из патента [4] известен воспламенительный состав, (мас. %):

перхлорат калия - 61

феррицианид калия или гексацианокобальтат калия - 31.

Он имеет хорошие эксплуатационные свойства и может применяться в качестве пиротехнического воспламенительного состава. Однако он имеет и недостатки: феррицианид калия и гексацианокобальтат калия хорошо растворимы в воде и гигроскопичны.

Указанные недостатки устранены в предлагаемом воспламенительном составе и невзрывоопасном способе его получения. Взрывобезопасность, улучшение эксплуатационных характеристик, а также актуальная экологическая чистота работы электровоспламенителя достигаются с помощью предлагаемого термостойкого электровоспламенительного состава. Он содержит в качестве горючего двойные соли: малорастворимые ферроцианиды с двумя катионами из первой и второй группы периодической таблицы Менделеева, например, ферроцианид калия-магния или ферроцианид калия-кальция. В качестве окислителей могут применяться перхлорат, хлорат, бромат и нитрат калия.

В качестве примера приведен состав, состоящий из компонентов, взятых в следующем процентном содержании (мас. %):

ферроцианид калия-магния - 40±5

перхлорат калия - 60±5.

Данный воспламенительный состав является более термостойким, чем аналоги, так как содержит двойную соль ферроцианида калия-магния и перхлорат калия.

Способ получения состава заключается в процессе химического соосаждения из водных растворов исходных реактивов в одну стадию.

Изобретение направлено на создание нового термостойкого воспламенительного состава с нетоксичными продуктами сгорания, безопасным способом его получения и на его применение для изготовления электровоспламенителей с меньшей чувствительностью к статическому электричеству, механическим воздействиям, большей энергией срабатывания, а, следовательно, более безопасным при обращении и эксплуатации.

Предложенный термостойкий воспламенительный состав в зависимости от пути получения может получаться в двух модификациях:

1) Совместного осаждения из водных растворов;

2) Совместного осаждения при разбавлении горячих насыщенных водных растворов большим избытком изопропилового или этилового спирта.

Получение состава 1:

К смешанным растворам безводного К4Fe(CN)6 в воде и KNO3 в воде приливают раствор Mg(ClO4)2 в воде. Реакционную массу перемешивают, до образования белой суспензии. Осадок фильтруют и последовательно промывают водой и спиртом.

Уравнение реакции:

K4Fe(CN)6+2Mg(ClO4)2+2KNO3=K2Mg[Fe(CN)6]↓+4KClO4↓+Mg(NO3)2

Данный способ производства нового воспламенительного состава является простым, безопасным и дешевым.

Получение состава 2:

а) Изготовление горючего:

Для получения состава 2 необходимо сначала приготовить комплексную соль ферроцианида калия-магния.

Синтез проводится по схеме:

K4Fe(CN)6+MgCl2=K2Mg[Fe(CN)6]↓+2KCl

Желтая кровяная соль и хлорид магния растворяются в воде. При перемешивании в раствор желтой кровяной соли приливают раствор хлорида магния. Образуется мелкодисперсный осадок белого цвета. Суспензию фильтруют и промывают водой и спиртом.

б) Изготовление состава:

Полученный продукт K2Mg[Fe(CN)6] - двойную соль ферроцианида калия - магния взбалтывают до однородной суспензии в спирте при перемешивании с помощью турбинной мешалки и добавляют к нему растворенный в воде перхлорат калия в один прием. Образовавшийся осадок фильтруют и промывают спиртом.

Данный способ производства нового воспламенительного состава является не таким простым и дешевым, как первый, но более безопасным, чем применяемый метод механического смешения.

Для подтверждения вышеуказанных преимуществ были проведены сравнительные испытания предлагаемых составов с аналогами и штатными инициирующими взрывчатыми веществами (ИВВ).

Сравнение чувствительности к внешним воздействиям (нагреву, удару, трению и электрической искре) предлагаемых нами воспламенительных составов с аналогами и такими ИВВ, как ТНРС и тетразен, приведены в таблице 1. Отметим, что ТНРС тоже используется в электровоспламенителях преимущественно военного и космического назначения, особенно для условий экстремальных температур и давлений.

Из таблицы 1 видно, что по чувствительности к механическим воздействиям состав 1 и состав 2 находятся на уровне высокочувствительных инициирующих взрывчатых веществ. Однако предлагаемая технология их получения и снаряжения снижает опасность при производстве и эксплуатации ЭВ с ними.

Скорость горения составов 1 и 2 немного больше, чем у применяемого в настоящее время воспламенительного состава - аналога [1], но значительно меньше, чем у аналога [2] и ТНРС [5]. Высокие скорости горения аналога [2] и ТНРС [5] приводят к разрушению корпусов ЭВ, что не всегда приемлемо. Поэтому близкие к аналогу [1] скорости горения предлагаемых составов позволяют обеспечить более «мягкую» работу снаряженных ими электровоспламенителей без разрушения корпусов.

Из таблицы 3 видно, что минимальные энергии срабатывания (Е0) электровоспламенителей с нихромовой нитью накала толщиной 25 мкм и с составами 1 и 2 близки между собой и в 1,5-2 раза больше, чем минимальная энергия срабатывания ЭВ с ТНРС и аналогом [1]. Отличие ЭВ с предлагаемыми составами от ЭВ с аналогом [2] заключается в характере работы, а именно, электровоспламенители с составами 1 и 2 работают гораздо «мягче». Такие значения энергий достаточны для использования составов при изготовлении электровоспламенителей как гражданского, так и военного назначения. Также ЭВ с составами 1 и 2 работают в вакууме устойчиво и мягко, что позволяет их использовать в условиях низких давлений.

Дополнительным преимуществом предлагаемого состава является то, что он не вызывает коррозии латуни (основной материал корпусов ЭВ), в отличие от аналогов [1] и [2], и поэтому не требует предварительной лакировки.

Характеристики воспламенительного состава на основе двойной соли ферроцианида калия - кальция и перхлората калия.

Способ получения:

К смешанным растворам безводного К4Fe(CN)6 в воде и KNO3 в воде приливают раствор Ca(ClO4)2 в воде. Реакционную массу перемешивают, до образования белой суспензии. Осадок фильтруют и последовательно промывают водой и спиртом.

Уравнение реакции:

K4Fe(CN)6+2Ca(ClO4)2+2KNO3=K2Ca[Fe(CN)6]↓+4KClO4↓+Ca(NO3)2

Основные свойства предлагаемого воспламенительного состава и ЭВ с ним приведены в таблице 4.

Данный воспламенительный состав также является термостойким (Твсп=400°С), так как содержит двойную соль ферроцианида калия-кальция.

ЭВ с предлагаемым составом работают «мягко», без разрушения корпуса, как при нормальных условиях, так и в вакууме. Значения энергий воспламенения ЭВ достаточны для использования составов при изготовлении электровоспламенителей как гражданского, так и военного назначения.

Таким образом, предлагаемый воспламенительный состав и способы его получения обоснованы и отвечают новым повышенным требованиям к воспламенительным составам для современных электровоспламенителей.

В настоящее время электровоспламенители с новыми составами, простыми и дешевыми в производстве, а также обладающими меньшей чувствительностью, чем штатные ИВВ и не содержащими токсичных и тяжелых металлов (Pb, Hg), и способ их производства находятся в стадии промышленного освоения.

Библиографические данные:

1. Бубнов П.Ф., Сухов И.П. Средства инициирования. - М.: НКАП, Оборонгиз, 1945 - 162 с.

2. Щукин Ю.Г., Лютиков Г.Г., Поздняков З.Г. Средства инициирования промышленных взрывчатых веществ. - М: Недра, 1996 - 23 с.

3. Пат. 2179544 РФ. Термостойкие воспламенительные составы для электровоспламенителей и способ их изготовления / Баскаков Ю.М., Королев В.П., Бибнев Н.М., Колесов В.И. и др. Опубл. 20.02.2000.

4. Пат 3793100 США. Ignitercompositioncomprising a perchlorate and potassiumhexacyanocobaltate III / Fronabarger J. Опубл. 19.02.1974.

5. Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ. - Москва: Машиностроение, 1975 г.

1. Термостойкий воспламенительный экологически чистый состав для электровоспламенителей, содержащий окислитель и горючее, отличающийся тем, что в качестве горючего содержит двойную соль ферроцианида калия-магния или ферроцианида калия-кальция, а в качестве окислителя содержит перхлорат, хлорат, бромат или нитрат калия при следующем соотношении компонентов (мас. %):

ферроцианид калия-магния или
ферроцианид калия-кальция 40±5
перхлорат, хлорат, бромат или
нитрат калия 60±5

2. Способ получения термостойкого воспламенительного экологически чистого состава для электровоспламенителей по п. 1, отличающийся тем, что состав получают путем химического соосаждения компонентов в водных растворах в одну стадию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инициирующим средствам, а более конкретно к конструктивным средствам воспламенения снаряжения основных зарядов различного функционального назначения.

Изобретение относится к устройствам, инициирующим и передающим детонацию. Инициирующее устройство содержит детонатор с зарядом взрывчатого вещества и смещен от его оси элементом инициирования и детонационный канал между детонатором и объектом подрыва.

Изобретение относится к детонирующим устройствам. Герметичный ударный детонатор для пристрелочно-взрывной аппаратуры содержит боек, цилиндрический корпус, сквозной осевой канал, заполненный основным зарядом бризантного взрывчатого вещества низкой плотности.

Изобретение относится к детонирующим устройствам. Безопасный электродетонатор для пристрелочно-взрывной аппаратуры содержит установленный в гнезде электроввод, состоящий из двух контактов, соединенных на торце мостиком накаливания, цилиндрический корпус, пусковой и основной заряды и сквозной осевой канал.

Изобретение относится к устройствам для инициирования детонации, а именно к детонирующим логическим устройствам, предназначенным для управляемой передачи детонации и инициирования взрывных зарядов от одного или более инициаторов.

Изобретение относится к разрывным зарядам для боеприпасов. Заряд включает выполненную с глухим осевым цилиндрическим каналом шашку индивидуального и/или смесевого бризантного взрывчатого вещества, линзу, заглубленную во взрывчатое вещество шашки и закрывающую вход в канал с одной стороны, и размещенный со стороны линзы вплотную к шашке генератор плоской ударной волны со средством инициирования детонации.

Изобретение относится к устройствам, инициирующим детонацию, а именно к детонирующим логическим устройствам, предназначенным для управляемой передачи детонации с целью инициирования взрывных зарядов от одного или более инициаторов.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к ручным гранатам. Ручная граната содержит взрыватель с элементом для приведения в действие взрывателя.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано как разрывной боеприпас, приводимый в действие неконтактным способом на оптимальном расстоянии от цели.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано в неконтактных взрывателях боеприпасов. .

Группа изобретений относится к взрывным устройствам для подземных скважин и, в частности, к скважинным перфораторам. Технический результат – повышение надежности работы ударных инициаторов в скважинных перфораторах.

Изобретение относится к инициирующим средствам, а более конкретно к конструктивным средствам воспламенения снаряжения основных зарядов различного функционального назначения.

Изобретение относится к инициирующим средствам, а более конкретно к конструктивным средствам воспламенения снаряжения основных зарядов различного функционального назначения.

Изобретение относится к модульным метательным зарядам к артиллерийским орудиям в жестких сгорающих картузах. Модуль модульного метательного заряда безгильзового заряжания состоит из навески пороха, жесткого сгорающего картуза, включающего цилиндрический корпус с крышкой и центральную трубку, торцевого воспламенителя из дымного ружейного пороха, закрепленного на дне корпуса или крышки, осевого воспламенителя из дымного ружейного пороха, закрепленного на внутренней поверхности центральной трубки.

Устройство формирования детонационной волны относится к области взрывных работ и может быть использовано при разработке устройств формирования взрывной волны заданной формы в зарядах взрывчатых веществ (ВВ).

Изобретение относится к средствам взрывания, а именно к лазерным детонаторам. Содержит установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ.

Изобретение относится к области вооружения, а именно к авиационным взрывателям. Включает корпус, блок взведения с электровоспламенителем и замедлителем.

Изобретение относится к взрывотехнике, к воспламенителям для метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия для безгильзовых боеприпасов. Устройство для воспламенения метательного заряда содержит закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ диапазона, связанный посредством волновода, размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме кольцевого элемента с разрывом, выполняющего функции резонансного полуволнового излучателя.

Изобретение относится к области измерения параметров срабатывания средств инициирования детонации зарядов взрывчатых веществ при взрывных работах, а именно подрывных электродетонаторов (ЭД), имеющих в составе непервичный капсюль-детонатор (КД) на основе бризантных взрывчатых веществ (БВВ) и стандартный электровоспламенитель (ЭВ) с жестким или эластичным креплением мостика накаливания.

Изобретение относится к средствам воспламенения (СВ) и предназначено для зажжения пороховых метательных зарядов артиллерийских боеприпасов картузного заряжания.

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 производству средств инициирования, а именно к пиротехническим составам для электровоспламенителей. Термостойкий воспламенительный экологически чистый состав содержит горючее - двойную соль ферроцианида калия-магния или калия-кальция, и окислитель - перхлорат, хлорат, бромат или нитрат калия. Состав получают химическим соосаждением компонентов в водных растворах в одну стадию. Воспламенительный состав характеризуется нетоксичными продуктами сгорания и безопасным способом его получения и может быть применен для изготовления электровоспламенителей с меньшей чувствительностью к статическому электричеству, механическим воздействиям и большей энергией срабатывания, а также является более безопасным при обращении и эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Наверх