RU2209808C2

RU2209808C2 - Ignition non-oxidizing percussion compound

Info

Publication number: RU2209808C2
Application number: RU2001115486A
Authority: RU
Inventors: М.В. Агеев; В.Н. Петров; Т.Н. Сидорович; Г.А. Быкова; В.А. Каталкина; В.И. Золотарев; М.Е. Власенко; А.В. Гилевич; Н.С. Егоров
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Краснознаменец"
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: means of initiation, particularly, percussion compounds for percussion primers to cartridges to small arms and sporting guns and ignition means of military application. SUBSTANCE: the ignition nonoxidizing percussion compound contains hemamethylenetriperoxyddiamine, barium nitrate, antimony, tetrazene, zirconium, PETN and binder. EFFECT: produced low-toxic, non-oxidizing compound with a level of sensitivity and power of standard lead-and-mercury-containing compounds. 5 tbl

Description

Изобретение относится к области средств инициирования, а более конкретно к области капсюльных составов, 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 initiating means, and more particularly to the field of capsule formulations that can be used in shock-igniter capsules (KB) for small arms and hunting cartridges, as well as military ignition devices.

Одной из проблем данной области является высокая токсичность продуктов срабатывания капсюльных составов (КС), т.к. в основной массе КС используются высокотоксичные свинцовосодержащие соединения, и в частности ИВВ: 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), так как 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 capsule formulations (CS) triggering products, because the bulk of CS uses highly toxic lead-containing compounds, and in particular TRS: lead azide, lead stiffate, composition of lead azide and lead styphnate (use of explosive mercury is limited). The danger of explosive decomposition products of these compounds for humans is great, especially indoors (shooting at a shooting range, installation work indoors), since lead and mercury are in the 1st hazard group according to the degree of exposure (MPC for compounds of lead and mercury 0.01 mg / m ³ ).

Известны нетоксичные КС, не образующие при срабатывании соединений свинца и ртути и содержащие в качестве ИВВ, главным образом, диазодинитрофенол (ДАДНФ) в смеси с тетразеном. ДАДНФ - ИВВ, значительно уступающее по чувствительности вышеприведенным, поэтому, как правило, в рецептурах этих составов с целью повышения их чувствительности используются порошки стекла, песка и др. высокотвердые добавки (патенты России 2086523, 1997 г. и 2110505, 1998 г., патент Франции 2693721, 1995 г., патенты США 4675059, 1987 г., 4608102, 1986 г.; 4581082, 1986 г. заявка Германии 3321943, 1984 г.). Non-toxic CSs are known that do not form lead and mercury compounds when triggered and contain, as IVV, mainly diazodinitrophenol (DADNF) in a mixture with tetrazene. DADNF - IVV, significantly inferior in sensitivity to the above, therefore, as a rule, in the formulations of these compositions, in order to increase their sensitivity, powders of glass, sand and other highly solid additives are used (Russian patents 2086523, 1997 and 2110505, 1998, patent France 2693721, 1995, US patents 4675059, 1987, 4608102, 1986; 4581082, 1986, German application 3321943, 1984).

Запатентованы в качестве малотоксичных компонентов и другие ИВВ, в частности, соли щелочных и щелочноземельных металлов динитробензофуроксана, стронциевые соли моно- и динитрогидроксиазобензола, но опять в сочетании со стеклом или керамикой: патент Франции 2693721, 1995 г., патент США 4581082, 1986 г. , заявка Германии 3321943, 1984 г., заявка на патент России фирмы Dynamit Nobel 97112911/02, 1999 г. (РЖ "Химия", 24 за 1999 г.), патент России 2144523, 2000 г. Other IVS, in particular, alkali and alkaline earth metal salts of dinitrobenzofuroxane, strontium salts of mono- and dinitrohydroxyazobenzene, but again in combination with glass or ceramics, are patented as low-toxic components: French patent 2693721, 1995, US patent 4581082, 1986. , German application 3321943, 1984, application for a Russian patent by Dynamit Nobel 97112911/02, 1999 (РЖ "Chemistry", 24 for 1999), Russian patent 2144523, 2000

Общим недостатком для малотоксичных составов, приведенных в вышеуказанных патентах, является то, что рецептуры включают инертную твердую добавку (стекло, керамика и т.д.) в качестве сенсибилизатора. Использование высокотвердых добавок типа стекла или песка в рецептурах составов для увеличения их чувствительности приводит, в свою очередь, к увеличению количества вспышек на прессах при снаряжении в силу принятой технологии снаряжения - сухого прессования. A common disadvantage for the low toxicity compositions described in the above patents is that the formulations include an inert solid additive (glass, ceramic, etc.) as a sensitizer. The use of highly hard additives such as glass or sand in the formulations of the compositions to increase their sensitivity leads, in turn, to an increase in the number of outbreaks on presses with equipment due to the adopted equipment technology — dry pressing.

Кроме того, наличие в рецептуре состава инертной добавки приводит к снижению воспламеняющей способности и мощности (силы) составов, а в результате не обеспечивается стабильное воспламенение пороха, особенно в варианте эксплуатации при минусовых температурах. In addition, the presence of an inert additive in the formulation leads to a decrease in the flammability and power (strength) of the compositions, and as a result, stable ignition of the powder is not ensured, especially in the case of operation at sub-zero temperatures.

Известны составы с использованием нетоксичного ИBB из класса органических перекисей - гексаметилентрипероксиддиамина (ГМТД). Так, например, патентом США 2341263, 1944 г. предложены несколько рецептур, из которых наиболее близкой по сочетанию компонентов к составу согласно настоящего изобретения является рецептура, мас.%: ГМТД 5, стифнат свинца 35, двуокись свинца 5, барий азотнокислый 39, антимоний 5, силицид кальция II (прототип). Однако этот состав, как и остальные предложенные патентом рецептуры, образует при срабатывании высокотоксичный свинец. Known compositions using non-toxic IBB from the class of organic peroxides - hexamethylene triperoxide diamine (HMTD). So, for example, US patent 2341263, 1944 proposed several formulations, of which the closest combination of components to the composition according to the present invention is the formulation, wt.%: HMTD 5, lead styphnate 35, lead dioxide 5, barium nitrate 39, antimony 5, calcium silicide II (prototype). However, this composition, like the other formulations proposed by the patent, forms highly toxic lead when activated.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание малотоксичного состава, не образующего при срабатывании высокотоксичных соединений 1-й группы опасности (свинца, ртути...), неоржавляющего, с уровнем чувствительности и мощности штатных свинец- или ртуть- содержащих составов. The technical result of the present invention is the creation of a low-toxic composition, which does not form highly toxic compounds of the 1st hazard group (lead, mercury ...), non-rust, with the level of sensitivity and power of standard lead- or mercury-containing compounds.

Техническим результат достигается тем, что состав содержит гексаметилентрипероксиддиамин, азотнокислый барий, антимоний, тетразен, цирконий ТЭН и связующее. The technical result is achieved in that the composition contains hexamethylene triperoxide diamine, barium nitrate, antimony, tetrazene, zirconium TEN and a binder.

Для улучшения сыпучести и прессуемости в рецептуру состава дополнительно введена пластифицирующая добавка связующего в виде шеллака. To improve flowability and compressibility, a plasticizing binder in the form of shellac is additionally introduced into the formulation.

В качестве связующих также могут быть использованы другие пластифицирующие добавки, выбранные из класса естественных и искусственных смол (канифоль, абиетиновая смола, воск, парафин, идитол, эпоксидная смола и др. ). Other plasticizing agents selected from the class of natural and artificial resins (rosin, abietin resin, wax, paraffin, iditol, epoxy resin, etc.) can also be used as binders.

Связующее вводится в состав либо в сухом виде, либо в варианте цементации отдельных компонентов состава, в первую очередь, окислителей и горючих, с последующей их грануляцией. The binder is introduced into the composition either in dry form or in the case of cementation of the individual components of the composition, primarily oxidizing agents and fuels, followed by their granulation.

Химические компоненты, согласно данному изобретению, могут сочетаться в различных соотношениях в зависимости от требований к получаемому составу и колеблются в следующих пределах, мас.%:
ГМТД - 15 - 40
Тетразен - 2 - 12
Барий азотнокислый - 25 - 50
Антимоний - 15 - 30
Цирконий - 2 - 10
ТЭН - 2 - 10
Связующее - 0,1 - 0,3
Использование данного изобретения позволяет получить малотоксичный (не образующий при срабатывании высокотоксичных соединений 1-й группы опасности с ПДК < 0,1 мг/м³) неоржавляющий состав и изделия на его основе с чувствительностью и мощностью на уровне штатных KB со свинцовосодержащими составами.The chemical components according to this invention can be combined in various proportions depending on the requirements for the resulting composition and vary in the following ranges, wt.%:
Gas engine - 15 - 40
Tetrazene - 2 - 12
Barium nitrate - 25 - 50
Antimony - 15 - 30
Zirconium - 2 - 10
TEN - 2 - 10
Binder - 0.1 - 0.3
The use of this invention allows to obtain low toxicity (not forming when activated highly toxic compounds of the 1st hazard group with a MPC <0.1 mg / m ³ ) non-rust composition and products based on it with sensitivity and power at the level of regular KB with lead-containing compounds.

Изменение массового состава компонентов состава за предлагаемые пределы повлечет получение нестабильных баллистических характеристик выстрелов, а также неудовлетворительные характеристики по чувствительности к удару. A change in the mass composition of the components of the composition beyond the proposed limits will result in unstable ballistic characteristics of the shots, as well as unsatisfactory characteristics in terms of sensitivity to impact.

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).

ГМТД получают при взаимодействии уротропина с 30% перекисью водорода в присутствии лимонной кислоты при температуре не выше 30^oС при активном перемешивании (Багал Л.И. Химия и технология инициирующих взрывчатых веществ, - М., с. 406-411, 1975).HMTD is obtained by the interaction of urotropine with 30% hydrogen peroxide in the presence of citric acid at a temperature of no higher than 30 ^o With active stirring (Bagal L.I. Chemistry and technology of initiating explosives, M., S. 406-411, 1975).

Тетразен и ТЭН берутся штатного производства. Tetrazene and TEN are taken from full-time production.

Окислитель и горючие (азотнокислый барий, цирконий, антимоний) - промышленно-выпускаемые соединения, их дополнительно сушат и, при необходимости, измельчают и просеивают. Oxidizing agents and fuels (barium nitrate, zirconium, antimonium) are commercially available compounds, they are additionally dried and, if necessary, ground and sieved.

Пластифицирующая добавка шеллака вводится, например, в горючее (антимоний) путем обработки последнего 2-5% раствором шеллака в спирте, доведением полученной массы до тестообразной консистенции с последующей грануляцией и сушкой. The plasticizing additive of shellac is introduced, for example, into fuel (antimony) by treating the latter with a 2-5% solution of shellac in alcohol, bringing the resulting mass to a pasty consistency, followed by granulation and drying.

Согласно формуле изобретения были подобраны варианты составов, рецептуры которых приведены в табл. 1, проведены их термодинамические расчеты и определена сила составов. According to the claims, variants of compositions were selected, the formulations of which are given in table. 1, their thermodynamic calculations were carried out and the strength of the compositions was determined.

Результаты термодинамических расчетов и сила состава для выбранных рецептур приведены в табл. 2 и 3, где:
Тм - температура при максимальной скорости реакции;
Qп - полная энтальпия реакции;
Vг - газовыделение при температуре Тм;
Мтв - конденсированная фаза при температуре Тм.The results of thermodynamic calculations and the strength of the composition for the selected formulations are given in table. 2 and 3, where:
Tm is the temperature at the maximum reaction rate;
Qп - total enthalpy of the reaction;
Vg - gas evolution at a temperature of Tm;
MTB is the condensed phase at a temperature of Tm.

Для сравнения в табл. 2 и 3 приведены данные для состава, взятого в качестве прототипа (состав 1), а также для составов, близких по сочетанию компонентов к заявляемому: штатного ударного ТНРС - тетразенового состава (состав 7: ТНРС - тетразен-антимоний - ТЭН - азотнокислый барий - цирконий) и его зарубежного аналога - состава по патенту США 3602283 (1971 г.) рецептуры в мас.%: ТНРС 36, тетразен 12, антимоний 7, азотнокислый барий 22, цирконий 9, двуокись свинца 9, ТЭН 5 (состав 8). For comparison, in table. Figures 2 and 3 show the data for the composition taken as a prototype (composition 1), as well as for compositions close in combination of components to the claimed: standard shock TNRS - tetrazene composition (composition 7: TNRS - tetrazene-antimonium - TEN - barium nitrate - zirconium) and its foreign analogue - the composition according to US patent 3602283 (1971) of the formulation in wt.%: THRS 36, tetrazene 12, antimonium 7, barium nitrate 22, zirconium 9, lead dioxide 9, TEN 5 (composition 8).

Из табл. 2 и 3 видно, что предложенные рецептуры составов в отличие от прототипа и штатных ТНРС-тетразеновых ударных составов не содержат высокотоксичных соединений (в продуктах срабатывания нет свинца), имеют более высокий объем газовой фазы и обладают в 1,3-1,8 раза большей силой, что является положительным фактором, влияющим на стабильность воспламенения порохового заряда. Этим и объясняются высокие и стабильные результаты баллистических испытаний опытных ударных капсюлей, снаряженных на основе этих составов, приведенные в табл. 4 и 5. From the table. Figures 2 and 3 show that the proposed formulation formulations, in contrast to the prototype and standard THRS-tetrazene percussion compositions, do not contain highly toxic compounds (there is no lead in the reaction products), they have a higher volume of the gas phase and have 1.3-1.8 times greater force, which is a positive factor affecting the stability of the ignition of the powder charge. This explains the high and stable results of ballistic tests of experimental shock capsules equipped on the basis of these compositions, are given in table. 4 and 5.

Результаты автономных испытаний (см. табл. 4), а также испытания в составе 9 мм пистолетного патрона показали, что опытные KB с предложенными рецептурами имеют чувствительность на уровне штатных ТНРС-тетразеновых. The results of autonomous tests (see table. 4), as well as tests of a 9 mm pistol cartridge showed that experimental KB with the proposed formulations have a sensitivity at the level of regular THRS-tetrazene.

Результаты испытаний капсюлей системы BOXER, снаряженных составами различных рецептур, в составе 9 мм пистолетного патрона (см. табл. 5), показывают, что капсюли с предлагаемым составом обеспечили выходные характеристики в пределах, требуемых для патронов данного типа. Стабильность подтверждена испытаниями снаряженных патронов, выдержанных 4 ч над водой, после двухчасовой выдержки при температурах плюс 50^oС и минус 50^oС, а также после балконного хранения в течение 1,5 лет. Процент срабатываний у заявляемого состава (рецептура 6) и штатного ТНРС-тетразенового состава был одинаков.The test results of the BOXER system capsules, equipped with different formulation formulations, in the composition of a 9 mm pistol cartridge (see Table 5) show that the capsules with the proposed composition provided output characteristics within the range required for cartridges of this type. Stability is confirmed by tests of equipped cartridges, soaked for 4 hours above water, after two hours exposure at temperatures of plus 50 ^o C and minus 50 ^o C, as well as after balcony storage for 1.5 years. The percentage of responses for the claimed composition (recipe 6) and the standard THRS-tetrazene composition was the same.

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 KB 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 products, exceed 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 KB formulations of 9 mm pistol cartridges.

Предлагаемый состав ( 6) применен в KB для патронов стрелкового и охотничьего оружия. The proposed composition (6) is applied in KB for cartridges of small arms and hunting weapons.

Claims

Igniter non-rusting impact composition, including hexamethylene triperoxide diamine (HMTD), nitric acid barium and antimonium, characterized in that it additionally contains tetrazene, zirconium, TEN and a binder in the following ratio of components, wt. %:
HMTD - 15-40
Tetrazene - 2-12
Barium Nitric Acid - 25-50
Antimony - 15-30
Zirconium - 2-10
TEN - 2-10
Binder - 0.1-0.3