BR112016005127B1

BR112016005127B1 - Propelente, utilização de um composto de fórmula 1, método de preparação de um propelente e cartucho de munição

Info

Publication number: BR112016005127B1
Application number: BR112016005127-0A
Authority: BR
Inventors: Garry Warrender; Ashley Jones
Original assignee: Thales Australia Limited
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2022-02-08
Also published as: KR20160065849A; IL244336B; JP6363714B2; IL244336A0; EP3044191A4; US20160221888A1; SG11201601380RA; CA2922907C; NZ717127A; KR102050552B1; EP3044191A1; AU2014321143A1; BR112016005127A2; ES2773322T3; CA2922907A1; JP2016536262A; AU2014321143B2; US10196323B2; WO2015035457A1; EP3044191B1

Abstract

propelente, utilização de um composto de fórmula 1, método de preparação de um propelente e cartucho de munição. a invenção se refere em geral a modificadores da taxa de queima e a propelentes que compreendem um modificador da taxa de queima. a invenção se refere também a métodos para a produção de um propelente compreendendo um modificador da taxa de queima, bem como um cartucho de munição compreendendo o propelente. o modificador da taxa de queima compreende um composto de fórmula 1, e o propelente compreende um composto de fórmula 1 e um material energético.

Description

CAMPO

[001] A invenção se refere em geral a modificadores da taxa de queima e a propelentes que compreendem um modificador da taxa de queima. A invenção se refere também a métodos para a produção de um propelente compreendendo um modificador da taxa de queima, bem como um cartucho de munição compreendendo o propelente.

ANTECEDENTES

[002] O desempenho de um propelente é determinado pela sua capacidade para converter energia química em energia mecânica através da liberação de calor e gases que aplicam pressão na base de um projétil, movendo-o através do orifício de um cano. Muitos fatores influenciam este processo. A composição química é uma característica importante, e uma outra é a morfologia do grão (formato e tamanho), que tem um efeito profundo na taxa de queima. Para se chegar a uma concepção otimizada do propelente, tem que se compreender que os materiais, condições de processamento, propriedades físicas e propriedades químicas estão todos eles interligados para determinar o desempenho do propelente. O objetivo é alcançar uma combustão eficaz com uma capacidade de carga otimizada, de modo a proporcionar uma melhoria do desempenho balístico. Para além disso, outros aspectos tais como a melhoria do prazo de validade do propelente ou a garantia da consistência balística a temperaturas extremas são também importantes. É também reconhecido que se necessita de novas formulações de propelentes e processos de produção a fim de melhorar a eficácia e satisfazer os requisitos de segurança, toxicidade e impacto ambiental mais rigorosos.

[003] Para melhorar o desempenho do propelente, e para evitar a formação de pressão elevada perigosa, é tipicamente adicionado um dissuasor de queima (ou um modificador da taxa de queima) ao propelente para regular a taxa de queima na parte inicial do processo balístico. Isto é tipicamente conseguido revestindo o grão de propelente com um produto químico. O produto químico pode penetrar em determinada extensão na matriz do grão e atua de modo a retardar a reação de queima (interrompendo a reação em cadeia da queima) ou o produto químico faz com que a queima ocorra a temperatura mais baixa. Os dissuasores de queima que funcionam interrompendo a reação em cadeia da queima, fazem- no por estabilização dos radicais livres. Esta estabilização prolonga o tempo de vida dos radicais, diminui a taxa dos processos radicais e, posteriormente, ocorre menos combustão, ou a combustão é mais lenta.

[004] Um exemplo de um dissuasor da taxa de queima é o dinitrotolueno (DNT). O DNT é um dissuasor de queima eficaz porque é relativamente fácil de aplicar, é estável durante longos períodos e é quimicamente compatível com materiais tais como a nitrocelulose, que é o componente energético principal da maior parte dos propelentes de armas de pequeno calibre. No entanto, é altamente tóxico e se suspeita ser um agente cancerígeno, o que o torna um produto químico potencialmente perigoso. Legislação recente (tal como “Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH)” sob a União Europeia”) resultou na regulamentação elevada do uso do DNT, com a possibilidade do DNT ser banido na Europa. Devido às suas características, existem problemas ambientais associados ao DNT pelo fato de ele se acumular em, e em torno de, usinas, migrar muito lentamente para o solo e se degradar muito lentamente.

[005] Outros modificadores da taxa de queima atualmente disponíveis tais como o ftalato de dibutila (DBP), estão também na lista das substâncias potencialmente perigosas e são suscetíveis de ser banidos. Prevê-se que serão também aplicadas restrições mais apertadas a materiais tais como o DNT e o DBP à medida que outros países adotam regulamentações de segurança e ambientais mais rigorosas.

[006] Há, por conseguinte, necessidade de modificadores da taxa de queima alternativos ao DNT e a outros modificadores da taxa de queima atualmente em uso.

RESUMO

[007] Consequentemente, em um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um modificador da taxa de queima compreendendo um composto de fórmula 1

em que R1 é selecionado do grupo que consiste em H, -OH, - O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R2 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O-(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R3 é selecionado do grupo que consiste em -H e - alquila C1-4; e R4 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; e em que pelo menos um de R1, R2 e R4 é OH.

[008] O presente requerente levou a cabo pesquisa e desenvolvimento consideráveis durante um período de tempo prolongado para desenvolver um novo modificador da taxa de queima com propriedades de modificação da taxa de queima, tornando-o um substituto adequado para o DNT em propelentes para munição. O requerente desenvolveu este novo modificador da taxa de queima à base de 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona, e seus derivados de acordo com a fórmula 1. O requerente verificou que este novo modificador da taxa de queima possui propriedades de modificação da taxa de queima tão boas quanto as do DNT, mas sem as desvantagens de toxicidade e carcinogenicidade. Com efeito, o novo modificador da taxa de queima possui, surpreendentemente, melhores propriedades ainda de modificação da taxa de queima do que o DNT preferido pela indústria, tornando-o adequado para uso em propelentes e cartuchos de munição.

[009] De acordo com um segundo aspecto, é também fornecida a utilização do composto de fórmula 1 como modificador da taxa de queima.

[010] De acordo com um terceiro aspecto, é fornecido um composto de fórmula 1 para uso como modificador da taxa de queima.

[011] Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 é a 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona. Embora este composto seja preferido, se reconhece que compostos estreitamente relacionados estruturalmente e com propriedades físicas relacionadas podem também proporcionar outros modificadores da taxa de queima alternativos ao DNT.

[012] De acordo com um quarto aspecto, é fornecido um propelente compreendendo um material energético e um composto de fórmula 1

[013] Trabalho de teste realizado pelo presente requerente mostra que o propelente é quimicamente estável. O trabalho de teste mostra também que o propelente é balisticamente estável.

[014] Em um quinto aspecto, é fornecido um cartucho de munição compreendendo o propelente de acordo com o segundo aspecto.

[015] O cartucho de munição compreende tipicamente um invólucro, o propelente descrito acima, uma escorva e um projétil.

[016] De acordo com um sexto aspecto, é fornecido um método para preparar um propelente que compreende o revestimento dos grânulos de um material energético com um composto de fórmula 1

em que R1 é selecionado do grupo que consiste em H, -OH, - O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila Ci-4)NH2, e -CN; R2 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O-(alquila Ci-4), -alquila Ci-4, -NH-alquila Ci-4, -N(alquila Ci-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila Ci-4)NH2, e -CN; R3 é selecionado do grupo que consiste em -H e - alquila Ci-4; e R4 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O(alquila Ci-4), -alquila Ci-4, -NH-alquila Ci-4, -N(alquila Ci-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila Ci-4)NH2, e -CN; e em que pelo menos um de Ri, R2 e R4 é OH.

[017] Estes aspectos são descritos mais completamente na descrição detalhada abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] A invenção será descrita mais em detalhe, apenas a título de exemplo, se fazendo referência às seguintes Figuras:

[019] A Figura 1 é uma ilustração esquemática que mostra a composição de um propelente de acordo com uma modalidade da invenção.

[020] A Figura 2 é um gráfico que mostra a eficácia de revestimento para a 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona em grânulos de material energético a diferentes escalas de processamento.

[021] A Figura 3 é um gráfico que mostra a pressão em função da velocidade para um cartucho que compreende grânulos de material energético revestidos a 357,15 K (84 °C) com 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, disparado de um cano de prova de uma Winchester 0,308.

[022] A Figura 4 é um gráfico que mostra a pressão em função da velocidade para um cartucho que compreende grânulos de material energético revestidos a 351,15 K (78 °C) com 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, disparado de um cano de prova de uma Winchester 0,308.

[023] A Figura 5 é um gráfico que mostra a pressão em função da velocidade para material energético de pequeno tamanho de grânulo, revestido com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona, que tem um desempenho similar a grânulos maiores revestidos com DNT estabelecidos, quando disparado de um cano de prova de uma Winchester 0,308.

[024] A Figura 6 é um gráfico que mostra a extensão do desempenho da pressão em função da velocidade de grânulos de pequeno tamanho revestidos com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona em calibres com grãos de tal modo pequenos que de outro modo não seriam utilizados, quando disparados de uma Springfield 0,30/06.

[025] A Figura 7 é um gráfico que mostra os ganhos de desempenho da pressão em função da velocidade dos grânulos de propelente de tamanho médio, quando disparados de um cano de prova de uma Springfield 0,30/06.

[026] A Figura 8 é um gráfico que mostra a pressão em função da velocidade para material energético revestido com várias quantidades de 4-(4-hidroxifenil)butan- 2-ona, quando disparado de uma Winchester 0,308.

[027] A Figura 9 é um gráfico que mostra a pressão em função da velocidade para o mesmo material energético revestido usado para desenvolver a Figura 8 com várias quantidades de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, mas em uma Winchester Magnum 0,300.

[028] A Figura 10 é um gráfico que mostra o Fluxo de Calor para formulações de propelentes à base das mesmas dimensões de grão, que incorporam 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona, em comparação com um propelente- padrão do tipo DNT.

[029] A Figura 11 é uma série de gráficos que mostram a estabilidade balística de formulações de propelentes à base das mesmas dimensões de grão, que incorporam 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, em comparação com um propelente-padrão do tipo DNT.

[030] A Figura 12 apresenta dois gráficos que mostram a expansão térmica balística da pressão e velocidade de munição envelhecida disparada de uma plataforma de teste de 5,56 mm.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[031] A invenção se refere em geral a modificadores da taxa de queima e a propelentes que compreendem um modificador da taxa de queima. A invenção se refere também a métodos de produção de um propelente compreendendo um modificador da taxa de queima, bem como um cartucho de munição compreendendo o propelente.

[032] No texto que se segue, descrevemos características do método e do modificador da taxa de queima e propelente. Todas as características descritas abaixo se aplicam independentemente aos métodos e aos produtos da invenção.

COMPOSTOS

[033] A presente invenção envolve o uso de um composto de fórmula 1

em que R1 é selecionado do grupo que consiste em H, -OH, - O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila CI-4)NH2, e -CN; R2 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O-(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R3 é selecionado do grupo que consiste em -H e - alquila C1-4; e R4 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; e em que pelo menos um de R1, R2 e R4 é OH.

[034] Em algumas modalidades, R1 é selecionado do grupo que consiste em OH, O-(alquila C1-4) e alquila C1-4. Em outras modalidades, R1 é selecionado do grupo que consiste em OH e O-(alquila C1-4). Em uma modalidade particularmente preferida, R1 é OH.

[035] R1 pode estar em qualquer posição em torno do anel aromático. Por exemplo, R1 pode estar na posição orto, meta ou para. Em algumas modalidades, R1 está na posição para.

[036] Em algumas modalidades, R2 é selecionado do grupo que consiste em H, OH, O-(alquila C1-4) e alquila C14. Em outras modalidades, R2 é selecionado do grupo que consiste em H, OH e O-(alquila C1-4). Em uma modalidade particularmente preferida, R2 é H.

[037] Em algumas modalidades preferidas, R3 é H.

[038] Em algumas modalidades, R4 é selecionado do grupo que consiste em H, OH, O-(alquila C1-4) e alquila C1-4. Em outras modalidades, R4 é selecionado do grupo que consiste em H, OH e O-(alquila C1-4). Em uma modalidade particularmente preferida, R4 é H.

[039] R4 pode estar em qualquer posição em torno do anel aromático. Por exemplo, R4 pode estar na posição orto, meta ou para. Em algumas modalidades, R4 está em uma posição orto ou meta.

[040] Em uma modalidade, R1 é OH, R2 é H, R3 é H e R4 é H.

[041] O termo alquila C1-4 se refere a um grupo alquila ramificado ou não ramificado possuindo de um a quatro átomos de carbono inclusive. Exemplos de grupos alquila C1-4 incluem a metila, etila, n-propila, isopropila, n-butila, isobutila, sec-butila e tert-butila. Esta definição se aplica a referências a alquilas C1-4 isoladamente ou como parte de um substituinte tal como -O(alquila C1-4), -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2 ou -N(alquila C1-4)NH2.

[042] O composto de fórmula 1 funciona como um modificador da taxa de queima. O modificador da taxa de queima pode especificamente ser um dissuasor da taxa de queima. O modificador da taxa de queima ou dissuasor da taxa de queima pode alternativamente ser referido como um dissuasor da queima.

[043] O composto de fórmula 1 tem preferencialmente um ponto de fusão de cerca de 323,15 (50) a cerca de 363,15 K (90 °C). Por exemplo, o ponto de fusão pode ser de cerca de 328,15 (55) a cerca de 358,15 K (85 °C), tal como de cerca de 333,15 (60) a cerca de 353,15 K (80 °C), ou de cerca de 338,15 (65) a cerca de 348,15 K (75 °C). Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 tem um ponto de fusão de pelo menos cerca de 323,15 K (50 °C). Por exemplo, o ponto de fusão pode ser pelo menos de cerca de 333,15 K (60 °C), tal como pelo menos de cerca de 338,15 K (65 °C), ou pelo menos de cerca de 343,15 K (70 °C).

[044] Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 é a 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona.

[045] Embora este composto seja preferido, se reconhece que compostos estreitamente relacionados estruturalmente e com propriedades físicas relacionadas podem também ter um desempenho como a 4-(4-hidroxifenil)butan-2- ona.

[046] Foram levados a cabo testes pelo requerente, que demonstram a eficácia da 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona como modificador da taxa de queima. Os testes mostraram que a 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona tem, surpreendentemente, melhores propriedades ainda de modificação da taxa de queima do que o DNT preferido pela indústria, mas sem as desvantagens de toxicidade e carcinogenicidade. Em particular, a 4-(4-hidroxifenil)butan- 2-ona melhora o desempenho de propelentes de grão pequeno a um nível em que o desempenho balístico de grãos pequenos é semelhante ao de grânulos significativamente maiores revestidos com DNT. Isto permite que seja carregado mais propelente em um invólucro de cartucho, resultando em uma melhoria do desempenho. A aplicação de grãos mais pequenos para cargas maiores melhora a eficácia da queima da carga global, o que significa menos desperdício de propelente, menos clarão na boca do cano e cargas de propelentes de queima mais limpa - um efeito desejável para munições comerciais e militares. As anteriores formulações de grãos dependentes do DNT como modificador da taxa de queima não conseguiam proporcionar estes resultados na mesma medida.

[047] Testes levados a cabo pelo presente requerente revelaram também que os propelentes que compreendem 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona foram mais estáveis à degradação térmica do que a variante-padrão de DNT. Para além disso, os testes revelaram que a estabilidade dos propelentes aumentou em relação à quantidade de 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona utilizada. Os testes balísticos de munição compreendendo propelente que contém 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona mostraram desempenhos balísticos consistentes com munição contendo DNT.

[048] Com base no acima descrito, em uma modalidade, um propelente contendo um composto de fórmula 1 tem uma estabilidade à degradação térmica superior à de um propelente equivalente com DNT no lugar do composto de fórmula 1.

MATERIAL ENERGÉTICO

[049] O propelente da presente invenção compreende um material energético. O temo material energético inclui qualquer material que possa ser queimado para gerar um gás propelente para impulsionar um projétil.

[050] Em algumas modalidades, o material energético é selecionado do grupo que consiste em pólvora negra, perclorato de amônio, hexogênio, trinitrato de butanotriol, dinitrato de etilenoglicol, dinitrato de dietilenoglicol, tetranitrato de eritritol, octogênio, hexanitroisowurtzitano, trinitrato de metriol, N- Metilnitramina, tetranitrato de pentaeritritol, tetranitrobenzolamina, trinitrotolueno, nitroglicerina, nitrocelulose, hexanitrato de manitol, dinitrato de trietilenoglicol, guanidina, nitroguanidina, 3-nitro-1,2,4- triazol-5-ona, nitrato de amônio, dinitrato de propanodiol, hexamina, 5-aminotetrazol, metiltetrazol, feniltetrazol, nitrato de poliglicidila, azida de poliglicidila, poli[3- nitratometil-3-metiloxitano], poli[3-azidometil-3- metiloxitano], poli[3,3-bis(azidometil)oxitano], polímeros de ciclodextrinas nitrados, nitrato de poliglicidila, e suas combinações.

[051] Em algumas modalidades específicas, o material energético é selecionado do grupo que consiste em nitroglicerina, nitrocelulose e suas combinações.

[052] Em algumas modalidades, o propelente compreende um único material energético. Por exemplo, o propelente pode compreender apenas nitrocelulose. Em algumas circunstâncias, o material energético pode ser referido como uma “base única” e o propelente pode ser referido como “um propelente de base única”. Em outras modalidades, o propelente pode compreender dois materiais energéticos. Por exemplo, o propelente pode compreender nitrocelulose e nitroglicerina. Em tais casos, o material energético pode ser referido como “base dupla” e o propelente pode ser referido como “um propelente de base dupla”. Ainda em outras modalidades, o propelente pode compreender mais de dois materiais energéticos. Por exemplo, o propelente pode compreender nitrocelulose, nitroguanidina e nitroglicerina. Em tais circunstâncias, o material energético pode ser referido como “base múltipla” e o propelente pode ser referido como “um propelente de base múltipla”.

[053] Em uma modalidade, o material energético é a nitrocelulose.

[054] O material energético pode estar em qualquer forma que seja adequada para incorporação em um cartucho de munição para uma arma de fogo.

[055] Em algumas modalidades, o material energético está na forma de grânulos. O termo “grânulo” pode também ser referido como “núcleo” ou “pélete”.

[056] O material energético dos grânulos pode ser preparado por qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, uma pasta ou massa de material energético pode ser extrudida, ou o material energético na forma particulada pode ser comprimido em um grânulo de material energético. Em uma outra modalidade, as partículas de material energético podem ser aglutinadas e moldadas em aglomerados bombeando uma pasta através de tubos de modelagem. Em algumas modalidades, os aglomerados podem ter um formato substancialmente esférico. Os aglomerados podem ser referidos como partículas.

[057] Em uma modalidade, o material energético é preparado por extrusão de uma pasta ou massa de material energético de modo a formar um extrudado, e granulação do extrudado. O termo “granulação” se refere ao processo de dividir, ou cortar um extrudado em grânulos. Em algumas modalidades, a pasta ou massa de material energético é extrudida para formar um cordão extrudido e o cordão extrudido é cortado no comprimento desejado para formar grânulos. Os grânulos podem ser de qualquer tamanho adequado para uso em munição.

[058] Como consequência das etapas de processamento descritas acima, os grânulos podem também ser referidos como aglomerados, grãos ou partículas.

[059] Os grânulos podem ser de qualquer formato. Em algumas modalidades, os grânulos têm uma dimensão axial com uma seção cruzada consistente. Por exemplo, o grânulo pode ter uma seção cruzada substancialmente circular ou a seção cruzada pode ser elíptica ou de qualquer outro formato similar. Em algumas modalidades os grânulos têm um formato cilíndrico.

[060] Os grânulos podem ser de qualquer tamanho adequado para uso em munição. Em algumas modalidades, os grânulos têm um comprimento de cerca de 0,1 a cerca de 25 mm. Por exemplo, os grânulos podem ter um comprimento de cerca de 0,3 a cerca de 20 mm, tal como um comprimento de cerca de 0,5 a cerca de 12 mm, ou um comprimento de cerca de 0,7 a cerca de 5 mm, ou um comprimento de cerca de 1 a cerca de 2 mm.

[061] Em algumas modalidades, os grânulos têm um diâmetro de cerca de 0,1 a cerca de 20 mm. Por exemplo, os grânulos podem ter um diâmetro de cerca de 0,2 a cerca de 15 mm, tal como de cerca de 0,4 a cerca de 12 mm, ou de cerca de 0,5 a cerca de 10 mm, ou de cerca de 0,6 a cerca de 5 mm, ou de cerca de 0,7 a cerca de 1 mm.

[062] Os grânulos podem ter um comprimento maior que o diâmetro. Nestas modalidades, os grânulos podem ser referidos como paus. Em algumas modalidades, o comprimento dos paus pode ser de cerca de 6 a cerca de 14 mm, tal como de cerca de 8 a cerca de 12 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro dos paus pode ser de cerca de 0,6 a cerca de 1,2 mm, tal como de cerca de 0,7 a cerca de 1 mm.

[063] Após granulação, os grânulos são secos, podendo contrair ligeiramente durante o processo. Esta contração pode ser levada em conta aquando da granulação dos grânulos ou da compressão das partículas de material energético. Os grânulos contraídos podem ser de qualquer tamanho adequado para ser utilizado em munição. Em algumas modalidades, os grânulos têm um comprimento de cerca de 0,1 a cerca de 25 mm. Por exemplo, os grânulos podem ter um comprimento de cerca de 0,3 a cerca de 20 mm, tal como um comprimento de cerca de 0,5 a cerca de 12 mm, ou um comprimento de cerca de 0,7 a cerca de 5 mm, ou um comprimento de cerca de 1 a cerca de 2 mm.

[064] Em algumas modalidades, os grânulos têm um diâmetro de cerca de 0,1 a cerca de 20 mm. Por exemplo, os grânulos podem ter um diâmetro de cerca de 0,2 a cerca de 15 mm, tal como de cerca de 0,4 a cerca de 12 mm, ou de cerca de 0,5 a cerca de 10 mm, ou de cerca de 0,6 a cerca de 5 mm, ou de cerca de 0,7 a cerca de 1 mm.

[065] Quando os grânulos contraídos são paus, o comprimento dos paus pode ser de cerca de 6 a cerca de 14 mm, tal como de cerca de 8 a cerca de 12 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro dos paus pode ser de cerca de 0,6 a cerca de 1,2 mm, tal como de cerca de 0,7 a cerca de 1 mm.

[066] Em algumas modalidades, os grânulos compreendem uma perfuração para melhorar as taxas de queima mais tarde no ciclo de queima, e para tornar os grânulos mais progressivos na queima. Expresso de outra forma, em algumas modalidades, os grânulos compreendem uma ou mais perfurações. As perfurações aumentam a área superficial do grânulo e podem resultar em uma taxa de queima moderada adicional por aplicação do composto de fórmula 1. Em algumas modalidades, as perfurações resultam em uma taxa de queima moderada adicional nos estágios iniciais do ciclo balístico.

[067] O termo “perfuração” se refere a um orifício no grânulo. Termos alternativos para “perfuração” são canal, furo e cavidade. A perfuração pode se estender por todo o grânulo. Em algumas modalidades, a perfuração se estende axialmente através do grânulo.

[068] A perfuração pode ser de qualquer diâmetro adequado para o tamanho do grânulo. Em algumas modalidades, a perfuração tem um diâmetro de cerca de 50 a cerca de 1000 μm. Por exemplo, a perfuração pode ter um diâmetro de cerca de 50 a cerca de 700 μm, tal como de cerca de 50 a cerca de 500 μm, ou de cerca de 100 a cerca de 300 μm.

[069] Pode haver mais de uma perfuração em cada grânulo. Em algumas modalidades, existe uma única perfuração. Em outras modalidades, existem múltiplas perfurações. Em uma modalidade particular, existe uma única perfuração central. Em outras modalidades existem pelo menos 2 perfurações, por exemplo, pelo menos 3 perfurações, ou pelo menos 4 perfurações, ou pelo menos 5 perfurações.

[070] Quando o material energético é fabricado por extrusão, o extrudado pode ser extrudido com uma ou mais perfurações.

O PROPELENTE

[071] O propelente compreende um material energético e um composto de fórmula 1. O material energético e o composto de fórmula 1 podem ser combinados de qualquer modo. Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 está na forma de um revestimento sobre os grânulos do material energético. Por conseguinte, em uma modalidade, é fornecido um método de preparação de um propelente que compreende o revestimento dos grânulos de um material energético com um composto de fórmula 1.

[072] O propelente pode compreender camadas adicionais. Camadas adequadas incluem uma camada de acabamento, uma camada de ignição e/ou uma camada de um segundo material energético.

[073] Em modalidades em que há uma camada de um segundo material energético, o material energético que forma o núcleo do propelente será referido como o primeiro material energético. A camada do segundo material energético pode ser selecionada da gama de materiais energéticos descritos acima. A camada do segundo material energético é adequadamente diferente da do primeiro material energético.

[074] Em modalidades em que o propelente compreende uma camada de ignição, a camada de ignição compreende um componente de ignição. O componente de ignição pode compreender um sal de nitrato de um metal do grupo I.

[075] Em modalidades em que o propelente compreende uma camada de acabamento, a camada de acabamento pode estar na forma de uma camada de grafite. A deposição de grafite em superfícies é tipicamente a etapa final de acabamento, podendo no entanto a deposição de grafite ser completada antes ou depois da secagem do propelente. Em algumas modalidades, a camada de acabamento de grafite pode compreender um componente de ignição. Exemplos de componentes de ignição adequados incluem um ou mais sais de nitrato de metais do grupo I.

[076] A camada de acabamento é em geral a camada mais externa no propelente. As camadas adicionais podem ser camadas completas em torno do propelente, ou podem ser camadas parciais.

[077] Em uma modalidade particular, o propelente é quimicamente estável. Em uma outra modalidade particular, o propelente é balisticamente estável. Em uma modalidade, o propelente é química e/ou balisticamente mais estável do que um propelente equivalente contendo DNT no lugar do composto de fórmula 1.

REVESTIMENTO

[078] O revestimento do material energético pode ser efetuado por qualquer método conhecido na técnica. Por exemplo, os grânulos de material energético podem estar imersos no composto de fórmula 1, ou os grânulos de material energético podem ser revestidos por rolamento ou revestidos por pulverização com o composto de fórmula 1. O composto de fórmula 1 pode ser aplicado como um líquido puro, em pó ou como uma solução.

[079] Em algumas modalidades, o material energético é revestido com o composto de fórmula 1 em um recipiente. Recipientes adequados incluem, mas não se limitam a, um revestidor de tambor rotativo, granuladores, tubos de modelagem, brocas e misturadores de fitas baseados no formato de meio tubo com pás misturadoras sigmoidais ou helicoidais.

[080] Em algumas modalidades, o revestimento é aplicado aos grânulos de material energético em um recipiente conhecido na técnica como um “cano docinho” ou “tambor”. Este recipiente pode também ser conhecido como tambor rotativo ou revestidor de tambor rotativo. Um tal recipiente será referido no presente documento como um “revestidor de tambor rotativo”. Nestas modalidades, os grânulos de material energético são adicionados ao revestidor de tambor rotativo, o tambor do revestidor rotativo é rodado para provocar o rolamento dos grânulos, e então o composto de fórmula 1 é adicionado para revestir os grânulos à medida que eles rolam. Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 é adicionado em uma porção. Em outras modalidades, o composto de fórmula 1 é adicionado pedaço-a-pedaço de modo a que os grânulos sejam revestidos gradualmente. Pode ser aplicado calor tal como necessário para aquecer os ingredientes no revestidor de tambor rotativo e fundir o composto de fórmula 1. Pode ser aplicado calor por meio de qualquer método conhecido na técnica. Em algumas modalidades, é utilizado o aquecimento com vapor. Em outras modalidades, o aquecimento é efetuado aquecendo o recipiente com um revestimento. A aplicação de calor permite que o composto de fórmula 1 revista os grânulos, e pode potenciar a difusão do composto de fórmula 1 para dentro das superfícies dos grânulos propelentes.

[081] Em algumas modalidades, os grânulos de material energético e composto de fórmula 1 são misturados em um recipiente nas condições ambientes. Preferencialmente, o recipiente é um revestidor de tambor rotativo ou um misturador de fitas. O recipiente pode ser de qualquer tamanho adequado para revestir uma quantidade desejada de grânulos. Por exemplo, o recipiente pode ser de um tamanho adequado para revestir várias centenas de quilogramas de grânulos por lote, ou até uma ou mais toneladas de grânulos por lote. O recipiente é então fechado e aquecido, por exemplo por adição de vapor, ou através do uso de um recipiente com revestimento que pode ser aquecido. O calor (vapor) amolece e funde o composto de fórmula 1 para permitir que ele forme um revestimento sobre os grânulos de material energético. Quaisquer aglomerados que se formem são desfeitos in situ através do processo de rolamento e da presença de umidade ou solvente. Este processo é continuado até que o produto revestido esteja produzido. Pode estar presente umidade ou solvente em quantidade suficiente para reduzir a pegajosidade dos grãos uns aos outros enquanto o composto de fórmula 1 está a fundir sobre os grãos. Em algumas modalidades, o processo é continuado até cerca de 150 minutos (“tempo da execução”). Por exemplo, o processo pode ser continuado até cerca de 120 minutos, tal como até cerca de 90 minutos, ou até cerca de 60 minutos, ou até cerca de 30 minutos.

[082] A temperatura à qual o recipiente precisa de ser aquecido (e, por conseguinte, a quantidade de vapor que precisa de ser adicionado) depende da temperatura requerida para amolecer e fundir o composto de fórmula 1. Em algumas modalidades, o recipiente é aquecido a uma temperatura de pelo menos cerca de 323,15 K (50 °C) . Por exemplo, a temperatura pode ser pelo menos de cerca de 333,15 K (60 °C), tal como pelo menos de cerca de 338,15 K (65 °C), ou pelo menos de cerca de 343,15 K (70 °C), ou pelo menos de cerca de 353,15 K (80 °C). Em algumas modalidades, a temperatura é pelo menos de cerca de 358,15 K (85 °C), por exemplo pelo menos de cerca de 363,15 K (90 °C), ou pelo menos de cerca de 368,15 K (95 °C).

[083] O revestimento do composto de fórmula 1 não necessita de permanecer como uma camada externa separada à superfície dos grânulos de material energético. O composto de fórmula 1 pode difundir, ou penetrar, parcialmente, ou completamente, em uma camada da superfície ou subsuperfície do material energético. Em tais casos, o composto de fórmula 1 se estende desde o interior do grão até à camada superficial. O composto de fórmula 1 pode ser distribuído uniformemente à superfície ou pode ser distribuído de forma não uniforme no interior dos grânulos. O composto de fórmula 1 pode estar em uma banda ou região do grânulo que é em grande parte de tamanho uniforme por grânulo.

[084] Se o composto de fórmula 1 for aplicado de um modo que se difunda para o interior do material energético, o composto de fórmula 1 pode entrar em contato com um certo número de componentes do propelente.

[085] O termo revestimento será entendido como se referindo a todas aquelas formas de revestimento incluindo o revestimento que permanece à superfície do grânulo e o revestimento que difundiu para o interior da superfície. Em particular, a expressão “revestimento sobre a superfície dos grânulos” inclui o revestimento que permanece à superfície do grânulo e o revestimento que se difundiu para dentro do grânulo.

[086] Quando a difusão do composto de fórmula 1 ocorre para o interior do grânulo do material energético, a camada de composto difundido de fórmula 1 pode ser referida como uma banda dissuasora ou região dissuasora. No texto que se segue, quando fazemos referência à espessura de um revestimento, é equivalente a fazermos referência à espessura da banda dissuasora para modalidades em que o revestimento difundiu para o interior da superfície do grânulo.

[087] A espessura do revestimento (isto é, a espessura da banda dissuasora) pode ter qualquer espessura que permita ao composto de fórmula 1 reduzir a taxa de queima do material energético de modo apropriado. Em algumas modalidades, a espessura do revestimento é de cerca de 10 a cerca de 700 μm. Por exemplo, a espessura pode ser de cerca de 15 a cerca de 500 μm, tal como de cerca de 20 a 400 μm, ou de cerca de 50 a 300 μm.

[088] A profundidade à qual o composto de fórmula 1 difunde para o interior de um grânulo de material energético pode depender de quanto tempo o grânulo está em contato com o composto, da concentração do composto que está a ser aplicado, da temperatura à qual o revestimento está a ser efetuado e/ou da interação química entre a matriz do propelente e o composto. Por exemplo, para se obter uma banda dissuasora mais fina, pode ser usada uma rampa de temperatura inicial rápida e/ou pode ser usado um tempo de execução mais curto. Para se obter uma banda dissuasora mais espessa, pode se utilizar uma rampa de temperatura inicial mais lenta e/ou um tempo de execução mais longo. Para além disso, uma mudança da composição da matriz de propelente pode modificar a profundidade da penetração, e, por conseguinte, a espessura da banda dissuasora, sob condições de operação pré- determinadas.

[089] Estão disponíveis meios adicionais de gerir a difusão do composto para o interior do grânulo, incluindo a técnica não limitativa de solvatação. Durante a solvatação, o composto de fórmula 1 pode ser dissolvido em vários solventes orgânicos e aplicado aos grânulos como uma solução que se difunde para o interior dos grânulos, transportando consigo o composto de fórmula 1 que é depositado no interior dos grânulos a uma profundidade que está relacionada com a temperatura, solubilidade e a concentração da solução. As técnicas de solvatação incluem a aplicação aos grânulos de propelente de soluções de compostos de fórmula 1, solventes para gerir o transporte de compostos de fórmula 1 e emulsões de compostos de fórmula 1.

[090] Preferencialmente, o composto de fórmula 1 é difundido para o interior dos grânulos de material energético com um perfil exponencial de concentração, de tal modo que a curva de decaimento exponencial se aproxima do perfil de concentração. Por outras palavras, a concentração do modificador da taxa de queima está em um máximo em algum ponto abaixo da superfície granular, e a concentração diminui aproximadamente de forma exponencial, tal como medido a uma profundidade de penetração crescente para o interior da região de dissuasão e para fora da região de dissuasão.

[091] O composto de fórmula 1 está presente no propelente em uma quantidade que é suficiente para retardar a taxa de queima da superfície externa do grânulo de material energético em comparação com a taxa de queima sem a presença do composto. Em algumas modalidades, o composto de fórmula 1 está presente em quantidades de cerca de 0,1 a cerca de 10% por peso do propelente. Por exemplo, o composto de fórmula 1 pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 8%, tal como de cerca de 0,5 a cerca de 6,5%, ou de cerca de 0,7 a cerca de 6%. Mais de preferência, o composto de fórmula 1 está presente em uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 5% por peso do propelente.

[092] O composto de fórmula 1 pode revestir toda a superfície do grânulo. Alternativamente, o composto de fórmula 1 pode revestir parte da superfície do grânulo. Por exemplo, o composto de fórmula 1 pode revestir a superfície externa do grânulo, ou o composto de fórmula 1 pode revestir a superfície do grânulo no interior da região perfurada, ou o composto de fórmula 1 pode revestir tanto as superfícies exterior como interior do grânulo.

[093] A aplicação do composto de fórmula 1 como revestimento não impede a inclusão do composto como um líquido de resfriamento ao longo da composição.

[094] Em algumas modalidades pode não haver qualquer revestimento e o composto de fórmula 1 ser dispersado uniformemente ao longo do grânulo. Neste caso, o composto de fórmula 1 pode funcionar como um modificador da taxa de queima.

[095] Em algumas modalidades, o propelente pode compreender uma segunda camada de um modificador da taxa de queima diferente. Em algumas modalidades, a segunda camada pode compreender um composto de fórmula 1 que é diferente do composto de fórmula 1 na primeira camada. Em outras modalidades, a segunda camada pode compreender qualquer modificador da taxa de queima conhecido na técnica. Exemplos de modificadores da taxa de queima adequados incluem, mas não estão limitados a, dinitrotolueno, Trietilcitrato de acetila, Citrato de trietila, Citrato de tri-n-butila, Acetilcitrato de tributila, Tri-n-butilcitrato de acetila, Tri-n- hexilcitrato de acetila, Tri-n-hexilcitrato de n-butirila, Adipato de di-n-butila, adipato de diisopropila, Adipato de diisobutila, Adipato de dietil-hexila, Undeciladipato de nonila, Adipato de n-decil-n-octila, Adipato de dibutoxietoxietila, Adipato de dimetila, Octildeciladipato de hexila, Adipato de diisononila, Ftalato de dibutila, Ftalato de dietila, Ftalato de diamila, Ftalato de nonilundecila, Ftalato de bis(3,5,5-trimetil-hexila), Adipato de di-n- propila, Sebacato de di-n-butila, Sebacato de dioctila, Sebacato de dimetila, Dietildifenilureia, dimetildifenilureia, Ftalato de di-n-butila, Ftalato de di-n- hexila, Undecilftalato de dinonila, Undecilftalato de nonila, Tereftalato de dioctila, Isoftalato de dioctila, Diisononiléster do ácido 1,2-ciclohexanodicarbônico, Maleato de dibutila, Maleato de dinonila, Maleato de diisooctila, Fumarato de dibutila, Fumarato de dinonila, Sebacato de dimetila, Sebacato de dibutila, Sebacato de diisooctila, Azelato de dibutila, Dibenzoato de dietilenoglicol, Trimeliato de trioctila, Fosfato de trioctila, Estearato de butila, Metilfuniluretano, N-metil-N-feniluretano, Difenilcarbamato de etila, cânfora, Goma arábica, gelatina, rosina, ésteres de rosina modificados, resinas de ácidos dibásicos e álcoois alquílicos graxos, poliésteres de peso molecular 1500 - 30.000 à base de álcoois diídricos e ácidos dibásicos, e suas combinações.

ADITIVOS

[096] Em algumas modalidades, o propelente compreende ainda um aditivo selecionado do grupo que consiste em plastificantes, estabilizantes, supressores de clarão, melhoradores de desgaste do cano e suas combinações.

[097] Em algumas modalidades, o aditivo é incorporado no interior dos grânulos de material energético. Em outras modalidades, o aditivo é incorporado com o composto de fórmula 1. Ainda em outras modalidades, o aditivo pode ser incorporado no interior dos grânulos de material energético e com o composto de fórmula 1. A incorporação do aditivo no interior dos grânulos de material energético pode ser conseguida por adição do aditivo à pasta ou massa de material energético, que é então transformada em grânulos.

[098] O termo “plastificante” se refere a qualquer composto que confira homogeneidade e plasticidade ao material energético. Em algumas modalidades, o plastificante pode ser selecionado do grupo que consiste em ftalato de dietila, cânfora, ftalato de dibutila, adipato de di-n- propila, metilfeniluretano, estearato de cálcio, estearato de butila, nitroglicerina e suas combinações.

[099] O termo “estabilizante” se refere a qualquer composto que possa ser utilizado para estabilizar o material energético. Em algumas modalidades, o estabilizante pode ser selecionado do grupo que consiste em hidrogenocarbonato de sódio, carbonato de cálcio, óxido de magnésio, acardites, centralites, 2-nitrosodifenilamina, difenilamina, N-metil-p-nitroanilina e suas combinações.

[0100] O termo “supressor de clarão” se refere a qualquer composto que possa ser usado para suprimir o clarão da boca de uma arma de fogo. Em algumas modalidades, o supressor de clarão pode ser selecionado do grupo que consiste em sais de potássio de ácidos orgânicos, sulfato de potássio, carbonato de potássio, bicarbonato de potássio e suas combinações.

[0101] O termo “melhoradores do desgaste do cano” se refere a qualquer composto que possa ser usado para reduzir o desgaste do cano. Em algumas modalidades, o melhorador do desgaste do cano pode ser selecionado do grupo que consiste em bismuto, óxido de bismuto, citrato de bismuto, subcarbonato de bismuto, chumbo, carbonato de chumbo, outros sais de chumbo e bismuto e suas combinações.

MUNIÇÃO

[0102] Em uma modalidade, é fornecido um cartucho de munição que compreende o propelente. O cartucho de munição compreende tipicamente um invólucro, o propelente descrito acima, uma escorva e um projétil.

[0103] O propelente da presente invenção é adequado para uso em uma ampla gama de armas de fogo. Ele é particularmente adequado para uso em armas de fogo de calibre 0,22 - 0,224, armas de fogo de calibre 0,243, armas de fogo de calibre 0,27, armas de fogo de calibre 6 mm, armas de fogo de calibre 7 mm, armas de fogo de calibre 0,30, armas de fogo de calibre 8 mm, armas de fogo de calibre 0,338 até armas de fogo de calibre 0,50, e é mesmo adequado para armas de fogo de calibre médio a grande.

[0104] O invólucro pode ser feito de qualquer material que seja resistente o suficiente e espesso o suficiente para não sofrer ruptura durante a queima do propelente. O invólucro pode ser de qualquer tamanho e o tamanho irá depender da arma de fogo na qual o cartucho é para ser usado. Os materiais convencionais para o invólucro e a construção são bem conhecidos na técnica e se aplicam à presente aplicação.

[0105] A escorva, ou composto de escorvamento, pode ser composta por qualquer substância que seja capaz de produzir calor para inflamar o propelente. Exemplos de compostos de escorvamento incluem mas não se limitam a azida de chumbo (dextrinada), estifinato de chumbo, fulminato de mercúrio e suas combinações. Em algumas modalidades, o composto de escorvamento é o ASA (alumínio, estifinato de chumbo, azida de chumbo).

[0106] O projétil pode ser qualquer objeto que possa ser projetado da boca de um sistema de uma arma de fogo (ou pistola) mediante queima do propelente. Exemplos de projéteis incluem, mas não estão limitados a balas, tiro, péletes, balas de chumbo, granadas, esferas, chumbo grosso, flechas, foguetes e balas de canhões. Em algumas modalidades, o projétil é selecionado do grupo que consiste em uma bala, pélete, bala de chumbo e esfera.

VANTAGENS

[0107] Os compostos de fórmula 1 contêm apenas carbono, hidrogênio, oxigênio e em alguns casos moléculas de nitrogênio e não contêm quaisquer elementos potencialmente tóxicos ou perigosos tais como halogênios. Os compostos são menos tóxicos que o DNT, são compatíveis com materiais energéticos tais como a nitrocelulose e são estáveis ao longo do tempo (tanto química como balisticamente). Os compostos de fórmula 1 possuem propriedades de modificação da taxa de queima tão boas quanto o DNT, mas sem as desvantagens de toxicidade e carcinogenicidade. Com efeito, os compostos de fórmula 1 têm, surpreendentemente, melhores propriedades ainda de modificação da taxa de queima do que o DNT preferido pela indústria, tornando-os adequados para uso em propelentes e cartuchos de munição.

EXEMPLOS

[0108] A invenção vai agora ser descrita com referência aos Exemplos não limitativos que se seguem.

TABELA 1

[0109] O modificador da taxa de queima 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona foi submetido a testes comparativos com o DNT. Os resultados de um conjunto de testes são apresentados na Tabela 1 acima. O trabalho do teste comparativo envolveu a preparação de grânulos de material energético de nitrocelulose com um comprimento médio de cerca de 1,4 mm e um diâmetro médio de cerca de 0,7 mm. Os grânulos tinham uma única perfuração central de aproximadamente 50 μm de diâmetro. Os grânulos foram revestidos com DNT ou 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona nas quantidades descritas na Tabela para formar o propelente. Os resultados do teste mostraram que o balanço de oxigênio no propelente para o propelente de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona foi de -30,5%, em comparação com -34,0% para o propelente de DNT. Os resultados do teste também mostraram que o gás a temperatura e pressão-padrão para o propelente de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona foi de 0,94 dm3/g (0,94 L/g), em comparação com 0,96 dm3/g (0,96 L/g) para o propelente de DNT, e o gás a 2950 K para o propelente de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona foi de 9,26 dm3/g (9,26 L/g), em comparação com 9,47 dm3/g (9,47 L/g) para o propelente de DNT.

[0110] Estes dados demonstram que a 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona é uma boa substituta do DNT. Com efeito, a 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona pode ser usada em quantidades inferiores ao DNT e atingir um resultado similar.

[0111] Os propelentes foram posteriormente carregados em cartuchos e disparados sob condições de teste em canos de prova em uma câmara de pressão conformada a uma caixa interna que mede o alcance com piezômetros eletrônicos e a velocidade do projétil com telas eletrônicas de detecção da trajetória do tiro, conectados a um aparelho analítico que processa os dados não processados do sensor para cada tiro. As comparações balísticas são vistas nas Figuras 5 a 7.

[0112] A Figura 1 é uma ilustração esquemática que mostra a composição de um propelente de acordo com uma modalidade da invenção. O propelente apresentado na Figura 1 está na forma de um grânulo com uma única perfuração central. O material energético (1) foi revestido em uma camada com o modificador da taxa de queima da invenção (3). O propelente pode compreender uma segunda camada de um modificador da taxa de queima diferente (2) ou esta região pode representar mais material energético. Nesta modalidade, o modificador da taxa de queima é revestido à superfície exterior do grânulo e à superfície do grânulo na região perfurada. O propelente compreende ainda uma camada de ignição (4), que é opcionalmente revestida com uma cobertura superficial de grafite, mas pode conter outros materiais conhecidos dos que estão familiarizados com a técnica - por exemplo sais metálicos de nitrato.

[0113] O grânulo de propelente da Figura 1 pode ser preparado por extrusão de uma massa ou pasta de material energético com uma única perfuração central para formar um cordão extrudido, e corte de seguida do cordão extrudido no comprimento requerido. O grânulo pode depois ser seco, processo durante o qual pode contrair ligeiramente. O grânulo pode então ser revestido em uma primeira camada com o modificador da taxa de queima (e opcionalmente uma segunda camada de um modificador da taxa de queima diferente) e finalmente revestido com a camada de ignição.

[0114] A Figura 2 mostra a eficácia de revestimento da 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona (expressa como porcentagem) em um propelente-padrão de nitrocelulose (aproximadamente com 1,5 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro e 140 mícrons de perfuração) com 13,15% de nitrogênio em uma escala de produção de 1 kg (escala laboratorial de baixo volume) e 2 kg (escala laboratorial de alto volume). Este gráfico mostra que um aumento do volume resulta em uma melhoria da eficácia de revestimento.

[0115] A Figura 3 é um gráfico da sobreposição das tendências da pressão e velocidade balísticas para amostras de propelente, tomadas em vários tempos, de um ensaio de produção de revestimento com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona de grânulos de material energético de nitrocelulose com aproximadamente 1,5 mm de comprimento, 0,8 mm de diâmetro e 140 mícrons de perfuração a uma temperatura de 357,15 K (84 °C) . A construção da munição incluiu o invólucro Winchester e uma escorva de espingarda de grande calibre, juntamente com o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168.

[0116] A Figura 4 mostra um gráfico da sobreposição das tendências da pressão e velocidade balísticas para amostras de propelente, tomadas em vários tempos, de um ensaio de produção de revestimento com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona de grânulos de material energético de nitrocelulose com aproximadamente 1,5 mm de comprimento, 0,8 mm de diâmetro e 140 mícrons de perfuração a uma temperatura de 351,15 K (78 °C). A construção da munição incluiu o invólucro Winchester e uma escorva de espingarda de grande calibre, juntamente com o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168.

[0117] A Figura 5 mostra uma comparação dos desempenhos entre um propelente de nitrocelulose revestido com DNT do estado da técnica disponível comercialmente (aproximadamente com 1,5 mm de comprimento, 0,8 mm de diâmetro e 140 microns de perfuração - AR2206H) e um propelente experimental de nitrocelulose (1,5 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro e 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento com 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona. A construção da munição incluiu o invólucro Winchester e uma escorva de espingarda de grande calibre, juntamente com o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168.

[0118] A Figura 6 mostra um gráfico da comparação dos desempenhos para a pressão e a velocidade de um propelente de nitrocelulose revestido com DNT do estado da técnica disponível comercialmente (aproximadamente com 1,5 mm de comprimento, 1,0 mm de diâmetro, 180 mícrons de perfuração - AR2209) e de um propelente de nitrocelulose (1,5 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro e 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento com 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona. A munição incluiu o invólucro Winchester, uma escorva de espingarda de grande calibre Tulammo e o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168. O gráfico mostra uma vantagem de desempenho obtida com o propelente experimental que pode apenas ser conseguida substituindo o DNT na composição de propelente por um composto de fórmula 1.

[0119] A Figura 7 mostra um gráfico da comparação dos desempenhos para a pressão e a velocidade de um propelente de nitrocelulose revestido com DNT do estado da técnica disponível comercialmente (aproximadamente com 1,5 mm de comprimento, 1,15 mm de diâmetro, 180 mícrons de perfuração) e de um propelente de nitrocelulose (1,5 mm de comprimento, 0,8 mm de diâmetro e 140 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona. A munição incluiu o invólucro Winchester, uma escorva de espingarda de grande calibre Tulammo e o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168. O gráfico mostra que para a mesma carga volumétrica de propelentes de tipo diferente, é possível uma vantagem de desempenho significativa com propelentes feitos com o composto de fórmula 1.

[0120] A Figura 8 mostra um gráfico da sobreposição de propelentes de nitrocelulose experimentais (1,5 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro e 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona (“HPK”) a vários níveis (0,3% a 3,6%) em um sistema Winchester de calibre 0,308. A construção da munição incluiu o invólucro Winchester e uma escorva de espingarda de grande calibre, juntamente com o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 168.

[0121] A Figura 9 mostra um gráfico da sobreposição de propelentes de nitrocelulose experimentais (1,5 mm de comprimento, 0,8 mm de diâmetro e 140 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento com 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona (“HPK”) a vários níveis (2,8% a 4%) em um sistema Winchester Magnum de calibre 0,300. A munição foi construída com o invólucro Winchester, escorva de espingarda de grande calibre Winchester, e o projétil cauda de barco de ponta oca Sierra de grão 180. A Figura mostra quão progressivo o propelente se torna com a aplicação de mais 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona.

[0122] A Figura 10 mostra o traçado da Calorimetria de Fluxo Térmico, de acordo com o método aceite STANAG 4582, para três amostras de propelentes pequenos à base de nitrocelulose (1,39 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro, 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento de 6% de DNT, 2% de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona e 6% de 4- (4-hidroxifenil)butan-2-ona, respectivamente. A Figura mostra que os propelentes que compreendem 4-(4-hidroxifenil)butan-2- ona foram mais estáveis à degradação térmica do que a variante-padrão de DNT. Os testes revelaram também que a estabilidade dos propelentes aumentou em relação à quantidade de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona usada.

[0123] A Figura 11 mostra a estabilidade balística de duas amostras de propelentes à base de nitrocelulose (1,39 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro, 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento de 6% de DNT e 2% de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, respectivamente. A Figura mostra que as variações balísticas em relação a amostras não envelhecidas foram similares para cada modificador da taxa de queima na plataforma de teste de 5,56 mm. A munição foi configurada no estilo SS109 com um projétil Nammo BNT. A Figura mostra também que a variação balística real ao longo das três semanas de envelhecimento artificial foi baixa.

[0124] A Figura 12 mostra a expansão térmica balística de duas amostras de propelentes à base de nitrocelulose (1,39 mm de comprimento, 0,7 mm de diâmetro, 50 mícrons de perfuração) incluindo um revestimento de 6% de DNT e 2% de 4-(4-hidroxifenil)butan-2-ona, respectivamente, medida a 258,15 K (-15 °C), 294,15 K (21 °C) e 325,15 K (52 °C), na plataforma de teste de 5,56 mm. A munição foi configurada no estilo SS109 com um projétil Nammo BNT. A Figura mostra que a expansão térmica balística ao longo do período de três semanas não foi significativamente afetada pelo envelhecimento.

[0125] Será reconhecido pelos peritos na técnica que podem ser feitas numerosas variações e/ou modificações à invenção, tal como se mostra nas modalidades específicas sem nos afastarmos do espírito ou escopo da invenção como amplamente descrito. As presentes modalidades são, por conseguinte, para ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas.

[0126] A utilização dos termos “um” e “uma” e “o/a” e referentes similares no contexto da descrição da invenção (especialmente no contexto das reivindicações que se seguem) é para ser interpretada de modo a englobar tanto o singular como o plural, salvo indicação em contrário no presente documento ou se claramente contradito pelo contexto.

[0127] Nas reivindicações que se seguem e na descrição anterior da invenção, exceto se o contexto exigir o contrário devido a linguagem expressa ou implicação necessária, a palavra “compreendem”, ou variações tais como “compreende” ou “compreendendo”, é utilizada em um sentido inclusivo, isto é, para especificar a presença das características indicadas, mas não para excluir a presença ou a adição de outras características em várias modalidades da invenção.

Claims

1. PROPELENTE, caracterizado por compreender: um material energético na forma de grânulos; e um composto de fórmula 1

em que R1 é selecionado do grupo que consiste em H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R2 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O-(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R3 é selecionado do grupo que consiste em -H e -alquila C1-4; e R4 é selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; e em que pelo menos um de R1, R2 e R4 é OH.

2. PROPELENTE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos grânulos compreenderem uma perfuração.

3. PROPELENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo material energético ser selecionado do grupo que consiste em pólvora negra, perclorato de amônio, hexogênio, trinitrato de butanotriol, dinitrato de etilenoglicol, dinitrato de dietilenoglicol, tetranitrato de eritritol, octogênio, hexanitroisowurtzitano, trinitrato de metriol, N-Metilnitramina, tetranitrato de pentaeritritol, tetranitrobenzolamina, trinitrotolueno, nitroglicerina, nitrocelulose, hexanitrato de manitol, dinitrato de trietilenoglicol, guanidina, nitroguanidina, 3- nitro-1,2,4-triazol-5-ona, nitrato de amônio, dinitrato de propanodiol, hexamina, 5-aminotetrazol, metiltetrazol, feniltetrazol, nitrato de poliglicidila, azida de poliglicidila, poli[3-nitratometil-3-metiloxitano], poli[3- azidometil-3-metiloxitano], poli[3,3-bis(azidometil)oxitano], polímeros de ciclodextrinas nitrados, nitrato de poliglicidila, e suas combinações.

4. PROPELENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo material energético ser nitrocelulose.

5. PROPELENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo composto de fórmula 1 estar na forma de um revestimento na superfície dos grânulos.

6. PROPELENTE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender ainda uma camada de acabamento, em que a camada de acabamento está na forma de uma camada de grafite.

7. UTILIZAÇÃO DE UM COMPOSTO DE FÓRMULA 1 conforme definido na reivindicação 1,

caracterizado por R1 ser selecionado do grupo que consiste em H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1- 4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R2 ser selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O-(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; R3 ser selecionado do grupo que consiste em -H e -alquila C1-4; e R4 ser selecionado do grupo que consiste em -H, -OH, -O(alquila C1-4), -alquila C1-4, -NH-alquila C1-4, -N(alquila C1-4)2, -NO2, -NHNH2, -N(alquila C1-4)NH2, e -CN; e em que pelo menos um de R1, R2 e R4 é OH; como um modificador da taxa de queima.

8. UTILIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo composto de fórmula 1 ser 4-(4- hidroxifenil)butan-2-ona.

9. MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UM PROPELENTE, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender revestir grânulos de um material energético revestidos com um composto de fórmula 1

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelos grânulos de material energético serem formados por extrusão de uma pasta ou massa do material energético para formar um cordão extrudido, e corte do cordão extrudido.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo material energético ser extrudido com uma perfuração.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo composto de fórmula 1 ser difundido para o interior dos grânulos de material energético.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo composto de fórmula 1 ser dispersado uniformemente ao longo dos grânulos de material energético.

14. CARTUCHO DE MUNIÇÃO, caracterizado por compreender um propelente conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

15. CARTUCHO DE MUNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender um invólucro, um propelente, uma escorva e um projétil.