RU2199511C2

RU2199511C2 - Ignitable impact composite

Info

Publication number: RU2199511C2
Application number: RU2001104916A
Authority: RU
Inventors: М.В. Агеев; В.Н. Петров; Т.Н. Сидорович; Г.А. Быкова; В.А. Каталкина; Н.Н. Палева; В.И. Золотарев; М.Е. Власенко; А.В. Гилевич; Н.С. Егоров
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Краснознаменец"
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: explosive materials. SUBSTANCE: invention relates to the field of initiating agents, namely to percussion cap composites that can be used in impact percussion cap- -igniting agents to small arms and hunter arms cartridges and in other ignition agents of weapon designation. Impact ignitable composite comprises dinitrobenzofuroxane potassium salt, tetrazene, sensitizing agent, tetranitropentaerythrite and binding agent. Invention directs on the development of impact ignitable composite no containing lead and mercury compounds, exhibiting the enhanced power and with level of sensitivity and safety of conventional lead-and mercury-containing composites, for example, trinitroresorcinat-tetrazene ones. EFFECT: improved properties of composite. 2 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области средств инициирования, а более конкретно к области капсюльных составов (КС), которые могут применяться в ударных капсюлях-воспламенителях (KB) к патронам стрелкового и охотничьего оружия, а также средствам воспламенения военного назначения. The invention relates to the field of means of initiation, and more particularly to the field of capsule formulations (CS), which can be used in shock capsules-igniters (KB) for small arms and hunting cartridges, as well as military ignition equipment.

Одной из проблем данной области является высокая токсичность образующихся при стрельбе продуктов срабатывания, т.к. в основной массе штатных КС используются высокотоксичные свинцовосодержащие соединения и, в частности, инициирующие взрывчатые вещества: азид свинца, стифнат свинца, композиция азида свинца и стифната свинца (использование гремучей ртути ограничено). Опасность продуктов взрывчатого разложения этих составов для человека велика, особенно в закрытых помещениях (стрельба в тире, монтажные работы в помещении), т. к. свинец и ртуть относятся к 1-й группе опасности по степени воздействия (ПДК для соединений свинца и ртути 0,01 мг/м³).One of the problems in this area is the high toxicity of the response products formed during firing, as the bulk of regular CS use highly toxic lead-containing compounds and, in particular, initiating explosives: lead azide, lead stifnate, a composition of lead azide and lead stifnate (the use of explosive mercury is limited). The danger of explosive decomposition products of these compounds to humans is great, especially indoors (shooting at a shooting range, installation work indoors), because lead and mercury are in the 1st hazard group according to the degree of exposure (MPC for lead and mercury compounds 0 , 01 mg / m ³ ).

Известны нетоксичные КС, не образующие при срабатывании соединений свинца и ртути и содержащие в качестве ИВВ диазодинитрофенол (ДАДНФ) в смеси с тетразеном, однако анализ этих составов показал, что они имеют ряд существенных недостатков, относящихся как к ДАДНФ, так и к другим компонентам, в частности к патентуемым окислителям: перекись цинка, как правило, содержит балластные соли - окись и гидроокись, использование двуокиси марганца способствует расслаиванию состава, т.к. ее удельный вес значительно превосходит удельные веса других компонентов (составы по патентам США 4675059, С 06 В 33/04, 1987; 4581082, С 06 В 25/04, 1986 и др.), ДАДНФ, в свою очередь, обладает исключительными красящими свойствами, отсутствует промышленная технология, обеспечивающая получение однородного сыпучего мелкокристаллического продукта - получается либо аморфный несыпучий продукт, либо гранулы, способствующие расслаиванию состава. В рецептурах составов на базе ДАДНФ вследствие его недостаточной чувствительности для повышения чувствительности и мощности (воспламеняющей способности) зачастую используют добавки порошков металлов (Al, Zr) или их сплавов, что усиливает эрозионное действие продуктов срабатывания составов на поверхность ружейного канала (составы по патенту США 4608102, С 06 В 25/34, 1986). До настоящего времени ни один из составов на основе ДАДНФ в России не принят на производство. Non-toxic CSs are known that do not form lead and mercury compounds when triggered and contain diazodinitrophenol (DADNF) as a VIV in a mixture with tetrazene, however, an analysis of these compositions showed that they have a number of significant drawbacks related to both DADNF and other components, in particular, patentable oxidizing agents: zinc peroxide, as a rule, contains ballast salts - oxide and hydroxide, the use of manganese dioxide promotes delamination of the composition, because its specific gravity significantly exceeds the specific gravities of other components (compositions according to US patents 4675059, С 06 В 33/04, 1987; 4581082, С 06 В 25/04, 1986, etc.), DADNF, in turn, has exceptional coloring There is no industrial technology providing a homogeneous free-flowing fine-crystalline product - either an amorphous non-free-flowing product or granules that contribute to delamination of the composition are obtained. In the formulations of DADNF-based compositions, due to its insufficient sensitivity, additives of metal powders (Al, Zr) or their alloys are often used to increase the sensitivity and power (flammability), which enhances the erosive effect of the products of the compositions on the surface of the gun channel (compositions according to US patent 4608102 , C 06 B 25/34, 1986). To date, not one of the compositions based on DADNF in Russia has been accepted for production.

Запатентованы за рубежом в качестве малотоксичных компонентов и другие ИВВ: стронциевые соли моно- и динитрогидроксиазобензола с использованием в качестве окислителя перекиси цинка (составы по патенту США 4581082; заявке Германии 3321943, С 06 В 25/04, 1984; ЕР 0129081, С 06 В 25/00, 1987 - маломощные), азид меди (РСТ Int. Appl., WO 98/28.244, C 06 B, 1998, - Chemical Abstracts, v. 129, 1992) - исключительно чувствительное соединение, сухой азид меди взрывается даже при снятии с бумажного фильтра (Л.И.Багал. Химия и технология ИВВ. Москва, 1975. Стр. 235). Other TRSs have been patented abroad as low-toxic components: strontium salts of mono- and dinitrohydroxyazobenzene using zinc peroxide as an oxidizing agent (compositions of US patent 4581082; German application 3321943, C 06 V 25/04, 1984; EP 0129081, C 06 B 25/00, 1987 - low power), copper azide (PCT Int. Appl., WO 98 / 28.244, C 06 B, 1998, Chemical Abstracts, v. 129, 1992) - an extremely sensitive compound, dry copper azide explodes even when removal from a paper filter (LI Bagal. Chemistry and technology of IVV. Moscow, 1975. p. 235).

Известны малотоксичные составы на основе солей динитробензофуроксана (ДНБФ), например, в патенте США 4963201 (C 06 B 45/00, 1990) наряду с ДАДНФ применяется калиевая соль ДНБФ (ДНБФК), однако из-за используемого в рецептурах в качестве окислителя азотнокислого стронция эти составы, как показали наши исследования, исключительно гигроскопичны. По технологическим причинам (слеживаемость, склонность к расслаиванию) также не используются составы по патентам французской фирмы NCS PYROTECHNIE et TECHNOLOGIES (ЕР 0334725, C 06 B 31/00, С 06 С 7/00, 1990; патент Франции 2693721, С 06 С 7/00, 7/04, 1992), содержащие ДНБФК, тетразен, окись меди, силицид кальция и стекло. Low toxicity compositions based on dinitrobenzofuroxane (DNBF) salts are known, for example, in US Pat. these compositions, as shown by our studies, are extremely hygroscopic. For technological reasons (caking, tendency to delamination), patent compositions of the French company NCS PYROTECHNIE et TECHNOLOGIES (EP 0334725, C 06 B 31/00, C 06 C 7/00, 1990; French patent 2693721, C 06 C 7 are also not used (00, 7/04, 1992) containing DNBFA, tetrazene, copper oxide, calcium silicide and glass.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является ударный пиротехнический состав по патенту РФ 2144523 (С1, 16.11.1998, МПК⁷ C 06 B 25/06, 35/00), содержащий 45-30 мас.% ДНБФК, 4-6 мас.% тетразена, 35-40 мас. % одноосновного стифната калия, 16-24 мас. % инертного сенсибилизатора (прототип).The closest analogue of the present invention is the impact pyrotechnic composition according to the patent of the Russian Federation 2144523 (C1, 11.16.1998, IPC ⁷ C 06 B 25/06, 35/00), containing 45-30 wt.% DNBFK, 4-6 wt.% Tetrazene 35-40 wt. % monobasic potassium stifnate, 16-24 wt. % inert sensitizer (prototype).

Особенность состава-прототипа состоит в том, что предлагаемое сочетание компонентов позволяет получить экологически чистый (без свинца и ртути) ударный состав. Однако по комплексу свойств (чувствительности, мощности, стойкости, технологичности) получаемые при этом малотоксичные составы уступают штатным ТНРС-тетразеновым, а тем более гремучертутным составам (составы работают нестабильно и наличие высокотвердого инертного сенсибилизатора типа стекла способствует увеличению частости срабатываний в прессе при снаряжении). The peculiarity of the composition of the prototype is that the proposed combination of components allows you to get environmentally friendly (without lead and mercury) impact composition. However, in terms of the set of properties (sensitivity, power, durability, manufacturability), the low-toxic compositions obtained in this case are inferior to the standard THRS-tetrazene, and even more explosive compositions (the compositions are unstable and the presence of a high-hard inert sensitizer such as glass contributes to an increase in the frequency of responses in the press when equipped).

Технической задачей настоящего изобретения является создание ударного воспламенительного состава, не содержащего соединений свинца и ртути, повышенной мощности с уровнем чувствительности и безопасности штатных свинец- или ртутьсодержащих составов, например ТНРС-тетразеновых. An object of the present invention is to provide an impact igniter composition that does not contain lead and mercury compounds, with increased power and sensitivity and safety of standard lead or mercury containing compositions, for example, THRS tetrazene.

Техническая задача достигается тем, что состав содержит ДНБФК, тетразен, сенсибилизатор, тетранитропентаэритрит (ТЭН) и связующее (смола или органический полимер) при оптимальном соотношении названных компонентов. The technical problem is achieved in that the composition contains DNBFK, tetrazene, a sensitizer, tetranitropentaerythritol (TEN) and a binder (resin or organic polymer) with an optimal ratio of these components.

Связующее вводится в сенсибилизатор, например в тонкоизмельченное стекло, при этом компоненты берутся в следующих соотношениях, мас.%:
Сенсибилизатор - 95-99,5
Связующее - 5-0,5
Химические компоненты согласно данному изобретению могут сочетаться в различных соотношениях в зависимости от требований к получаемому составу и могут колебаться в следующих пределах, мас.%:
Калиевая соль динитробензофуроксана - 25-60
Тетразен - 4-10
Сенсибилизатор со связующим - 16-25
Тетранитропентаэритрит - 15-40
Введение в рецептуру состава ТЭНа (штатное мощное вторичное ВВ в противоположность к одноосновному стифнату калия, используемому в рецептуре патента-прототипа, нерастворимое в воде) не только приводит к увеличению мощности и чувствительности состава, но и способствует улучшению технологических свойств состава (гравплотность, сыпучесть, влагостойкость) по сравнению с прототипом.The binder is introduced into the sensitizer, for example into finely ground glass, while the components are taken in the following proportions, wt.%:
Sensitizer - 95-99.5
Binder - 5-0.5
The chemical components according to this invention can be combined in various proportions depending on the requirements for the resulting composition and can fluctuate in the following ranges, wt.%:
Potassium salt of dinitrobenzofuroxan - 25-60
Tetrazene - 4-10
Sensitizer with a binder - 16-25
Tetranitropentaerythritol - 15-40
Introduction to the formulation of the composition of the heating element (regular powerful secondary explosive, in contrast to the monobasic potassium styphnate used in the formulation of the prototype patent, insoluble in water) not only leads to an increase in the composition’s power and sensitivity, but also improves the technological properties of the composition (gravity, flowability, moisture resistance) compared with the prototype.

В качестве связующего могут браться соединения, выбранные из группы естественных или искусственных смол, другие органические полимеры: коллоксилин, нитропленка, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, абиетиновая смола, шеллак, гуммиарабик и др. Compounds selected from the group of natural or artificial resins, other organic polymers: colloxylin, nitro film, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, abietin resin, shellac, gum arabic, etc. can be used as a binder.

Связующее вводится в рецептуру путем обработки сенсибилизатора, например тонкоизмельченного оконного стекла, 5-10% раствором смолы или органического полимера (например, ацетоновым раствором коллоксилина или лаком на основе нитропленки) из расчета содержания связующего (коллоксилина или нитропленки) в сенсибилизаторе в количестве (5-0,5)%. Введение в инертный сенсибилизатор связующего не только улучшает технологические свойства состава (сыпучесть, прессуемость), что увеличивает безопасность состава при снаряжении сухим прессованием, но и способствует повышению стойкости к влаге, к тому же связующее может являться дополнительной энергетической добавкой (в случае использования коллоксилина или нитропленки). The binder is introduced into the formulation by treating the sensitizer, for example, finely divided window glass, with a 5-10% solution of resin or an organic polymer (for example, acetaminophen colloxylin solution or nitro film varnish) based on the content of the binder (colloxylin or nitro film) in the sensitizer in an amount (5- 0.5)%. The introduction of a binder into an inert sensitizer not only improves the technological properties of the composition (flowability, compressibility), which increases the safety of the composition when dry pressed, but also increases the resistance to moisture, moreover, the binder can be an additional energy supplement (in the case of colloxylin or nitro film )

Использование данного изобретения позволяет получить воспламенительный ударный состав и изделия на его основе повышенной мощности с чувствительностью и технологической безопасностью на уровне штатных ТНРС-тетразеновых составов, не образующие при срабатывании высокотоксичных соединений (типа свинца или ртути). The use of this invention allows to obtain an igniter shock composition and products based on it of increased power with sensitivity and technological safety at the level of regular THRS-tetrazene compositions that do not form highly toxic compounds (such as lead or mercury) when triggered.

Изменение массового содержания компонентов состава за предлагаемые пределы повлечет получение неудовлетворительных характеристик по чувствительности и мощности состава:
- увеличение количеств ИВВ и сенсибилизатора приведет к потере мощности состава, уменьшение - к потере чувствительности;
- увеличение или уменьшение количества ТЭНа приведет к потере чувствительности состава;
- увеличение количеств связующего в сенсибилизаторе приведет к снижению чувствительности состава, уменьшение - к потере технологической безопасности.Changing the mass content of the components of the composition beyond the proposed limits will entail the receipt of unsatisfactory characteristics in terms of sensitivity and power of the composition:
- an increase in the amounts of TRS and a sensitizer will lead to a loss of power of the composition, a decrease to a loss of sensitivity;
- an increase or decrease in the number of heating elements will lead to a loss of sensitivity of the composition;
- an increase in the amount of binder in the sensitizer will lead to a decrease in the sensitivity of the composition, a decrease - to a loss of technological safety.

Предлагаемый состав изготавливается путем механического смешения сухих компонентов порциями по 5-10 г (в лабораторных условиях) или партиями по 200-400 г (в заводских условиях на виброустановке или в барабанах-смесителях). The proposed composition is made by mechanical mixing of the dry components in portions of 5-10 g (in laboratory conditions) or in batches of 200-400 g (in the factory on a vibration unit or in drum mixers).

Согласно формуле изобретения были подобраны варианты рецептур составов (табл. 1), проведены их термодинамические расчеты и определена сила составов. According to the claims, variants of the formulation formulations were selected (Table 1), their thermodynamic calculations were carried out, and the strength of the compositions was determined.

Предложенные составы как и составы патента-прототипа не содержат высокотоксичных соединений (в продуктах срабатывания нет свинца), однако превосходят последние по силе состава (табл.2), что является положительным фактором, влияющим на стабильность воспламенения порохового заряда. The proposed compositions as well as the compositions of the prototype patent do not contain highly toxic compounds (there is no lead in the reaction products), however, they surpass the latter in composition strength (Table 2), which is a positive factor affecting the stability of ignition of the powder charge.

Были проведены сравнительные испытания по определению рабочих параметров КВ типа ВОХЕR, снаряженных составами штатными, по патенту-прототипу и предлагаемыми. Результаты испытаний показали (см.табл.3), что опытные КВ с предложенными рецептурами имеют чувствительность к удару и баллестические характеристики на уровне штатных КВ и превосходят по мощности воспламенительного импульса и длительности его воздействия КВ с составом по патенту-прототипу. Comparative tests were carried out to determine the operating parameters of HF type BOCHER, equipped with full-time trains, according to the patent prototype and proposed. The test results showed (see table 3) that experimental CVs with the proposed formulations have shock sensitivity and ballistic characteristics at the level of regular CVs and are superior in ignition pulse power and duration of their exposure to CV with the composition of the prototype patent.

В табл. 4 приведены результаты сравнительных испытаний образцов состава рецептуры "8" (36 мас.% ДНБФК, 10 мас.% тетразена, 30 мас.% ТЭНа, 23,53 мас. % стекла, 0,47 мас.% связующего) с использованием различных связующих. In the table. 4 shows the results of comparative tests of samples of the composition composition “8” (36 wt.% DNBFK, 10 wt.% Tetrazene, 30 wt.% TENA, 23.53 wt.% Glass, 0.47 wt.% Binder) using various binders .

Эффективность патентуемых составов была подтверждена испытаниями снаряженных ими КВ типа ВОХЕR в 9 мм патронах стрельбой из пистолетов типа ПМ и Парабеллум. Предлагаемые составы обеспечили баллестические характеристики и параметры стрельбы, требуемые для патронов данного типа. The effectiveness of the patented formulations was confirmed by testing the VOCHER type of HF equipped with 9 mm rounds by firing from PM and Parabellum pistols. The proposed compositions provided ballistic characteristics and firing parameters required for cartridges of this type.

Составы предложенной рецептуры являются неоржавляющими, не содержат в продуктах срабатывания высокотоксичных соединений типа свинца или ртути, превосходят прототип по силе состава, имеют необходимую чувствительность (на уровне свинцовосодержащих составов) и обеспечивают высокие баллистические характеристики, отвечающие требованиям, предъявляемым к составам для КВ к 9 мм пистолетным патронам. The compositions of the proposed formulation are non-rusting, do not contain highly toxic compounds such as lead or mercury in the response products, surpass the prototype in composition strength, have the necessary sensitivity (at the level of lead-containing compounds) and provide high ballistic characteristics that meet the requirements for compositions for HF to 9 mm pistol cartridges.

Claims

1. Impact igniter composition containing a potassium salt of dinitrobenzofuroxan, tetrazene and a sensitizer, characterized in that it additionally contains tetranitropentaerythritol and a binder in the following ratio of components, wt.%:
Potassium salt of dinitrobenzofuroxan - 25-60
Tetrazene - 4-10
Sensitizer with a binder - 16-25
Tetranitropentaerythritol - 15-40
2. Impact igniter composition according to claim 1, characterized in that it contains a sensitizer with a binder in the following ratio, wt.%:
Sensitizer - 95-99.5
Binder - 5-0.5