DE102005003579B4 - Pyrotechnic set, process for its preparation and its use - Google Patents

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Abstract

Pyrotechnischer Satz, mit
wenigstens einem nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper; und
einem Oxidationsmittel, das in den Hohlräumen des wenigstens einen Brennstoffkörpers bereitgestellt ist,
wobei das Oxidationsmittel ein Fluor abspaltender Stoff ist
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Schutzschicht auf der Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers vorgesehen ist,
wobei die Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einer Monolage aus perfluorierten Alkyl- oder Arylresten und Fluor funktionalisiert ist. Pyrotechnic set, with
at least one nanostructured, porous fuel body; and
an oxidizing agent provided in the cavities of the at least one fuel body,
wherein the oxidizing agent is a fluorine-releasing substance
characterized,
a protective layer is provided on the surface of the cavities of the at least one fuel body,
wherein the surface of the cavities of the at least one fuel body is functionalized with a monolayer of perfluorinated alkyl or aryl radicals and fluorine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Satz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Satzes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The The present invention relates to a pyrotechnic composition according to the The preamble of claim 1 and a method for the production a pyrotechnic phrase according to the preamble of the claim 8th.

Ein solcher pyrotechnischer Satz bzw. Reaktivstoff und ein solches Herstellungsverfahren werden zum Beispiel in der DE 102 04 895 A1 beschrieben. Der bekannte Reaktivstoff besteht aus Brennstoffkörpern, in deren Hohlräume im Größenbereich von 1–1.000 nm ein Oxidationsmittel eingebracht ist und deren Oberflächen mit einer Schutzschicht versehen sind, welche zur Induzierung der Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel aufgebrochen werden kann. Ein Brennstoffkörper gemäß dieser DE 102 04 895 A1 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als nanostrukturierter, poröser Brennstoffkörper definiert.Such a pyrotechnic compound or reactive substance and such a production process are described, for example, in US Pat DE 102 04 895 A1 described. The known reactive substance consists of fuel bodies in whose cavities in the size range of 1-1,000 nm an oxidizing agent is introduced and whose surfaces are provided with a protective layer which can be broken to induce the reaction between the fuel and the oxidizing agent. A fuel body according to this DE 102 04 895 A1 is defined in the context of the present invention as a nanostructured, porous fuel body.

Die hohe Umsetzungsgeschwindigkeit dieses bekannten Reaktivstoffes wird durch die sehr kurzen Abstände bzw. Diffusionswege zwischen dem Oxidationsmittel (Elektronenakzeptor) und dem Brennstoff (Elektronendonator, Reduktionsmittel) bewirkt, welche in der Größenordnung von unter 50 nm liegen. Bei den hier vorhandenen Diffusionskoeffizienten von 10–10–10–14 cm2s–1 bewirkt eine so starke Verkleinerung des Diffusionsweges eine erhebliche Beschleunigung des Diffusionsvorgangs als eine wichtige, die Umsetzungsgeschwindigkeit beeinflussende Größe.The high rate of reaction of this known reactive substance is caused by the very short distances or diffusion paths between the oxidant (electron acceptor) and the fuel (electron donor, reducing agent), which are of the order of less than 50 nm. With the diffusion coefficients of 10 -10 -10 -14 cm 2 s -1 present here , such a great reduction of the diffusion path causes a considerable acceleration of the diffusion process as an important variable influencing the reaction rate.

Im Fall der DE 102 04 895 A1 ist als Brennstoff Silizium, Bor, Aluminium, Titan oder Zirkon gewählt, während Sauerstoff abgebende Oxidationsmittel auf der Basis von Ammonium-, Alkali- und Erdalkali-Nitraten, Perchloraten und Peroxiden eingesetzt werden. Bei der Reaktion zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel entstehen so als Reaktionsprodukte zum Beispiel die in der folgenden Tabelle angegebenen hochsiedenden Metalloxide. Tabelle 1 Brennstoff Bor Aluminium Silizium Titan Zirkon Metalloxid B2O3 Al2O3 SiO2 TiO2 ZrO2 Phase bei RT fest fest fest fest fest Siedepunkt 2.250°C 3.300°C 2.477°C ~ 2.500°C 4.300°C In the case of DE 102 04 895 A1 silicon, boron, aluminum, titanium or zirconium is selected as the fuel, while oxygen-releasing oxidants based on ammonium, alkali and alkaline earth nitrates, perchlorates and peroxides are used. In the reaction between the fuel and the oxidant, for example, the high-boiling metal oxides indicated in the following table are formed as reaction products. Table 1 fuel boron aluminum silicon titanium zircon metal B 2 O 3 Al 2 O 3 SiO 2 TiO 2 ZrO 2 Phase at RT firmly firmly firmly firmly firmly boiling point 2250 ° C 3300 ° C 2,477 ° C ~ 2,500 ° C 4300 ° C

Aus diesem Grund ist die Druck-Volumenarbeit der Reaktionsprodukte als Grundlage für die Anwendung des Reaktivstoffes zum Beispiel in Aktuatoren sehr stark eingeschränkt. Auch können die oxidischen Abbrandprodukte nicht weiter exotherm abreagieren. So nutzt man zum Beispiel bei sauerstoffunterbilanzierten Sprengstoffen die Nachverbrennung der entstehenden Stoffe C und CO mit dem Luftsauerstoff, um die Schwadenenergie zu erhöhen; dies ist jedoch im Fall der Oxid-basierten Abbrandprodukte der hier beschriebenen herkömmlichen Reaktivstoffe nicht möglich.Out For this reason, the pressure-volume work of the reaction products as basis for the use of the reactive substance for example in actuators very much highly limited. Also can the oxidic combustion products do not react further exothermically. For example, it is used in the case of oxygen-sublimated explosives the afterburning of the resulting substances C and CO with the atmospheric oxygen, to increase the steam energy; however, in the case of the oxide-based burn-off products, this is the case here described conventional Reactive substances not possible.

Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen pyrotechnischen Satz mit einem nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper so weiter zu entwickeln, dass bei der Reaktion zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel gasförmige Reaktionsprodukte entstehen, die selbst Druck-Volumenarbeit leisten.outgoing from the above-described prior art is the present Invention, the object of a pyrotechnic composition with a nanostructured, porous fuel bodies so on, that in the reaction between fuel and oxidant gaseous Reaction products arise, which themselves perform pressure-volume work.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen pyrotechnischen Satz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Satzes mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.These Task is solved by a pyrotechnic composition having the features of the claim 1 or a method for producing a pyrotechnic composition with the features of claim 8. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject of the respective Dependent claims.

Der pyrotechnischer Satz der Erfindung weist wenigstens einen nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper, eine Schutzschicht auf der Oberfläche des wenigstens einen Brennstoffkörpers und ein Oxidationsmittel, das in den Hohlräumen des wenigstens einen Brennstoffkörpers bereitgestellt ist, auf. Als Oxidationsmittel wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fluor abspaltender Stoff verwendet.Of the pyrotechnic composition of the invention comprises at least one nanostructured, porous Fuel body, a protective layer on the surface of the at least one fuel body and an oxidizing agent provided in the cavities of the at least one fuel body is on. As the oxidizing agent according to the present invention used a fluorine-releasing substance.

Der nanostruktierte, poröse Brennstoffkörper entspricht dem in der DE 102 04 895 A1 definierten Brennstoffkörper. Auf den Offenbarungsgehalt der DE 102 04 895 A1 wird deshalb diesbezüglich vollinhaltlich Bezug genommen. Der Vorteil der Umsetzung des Brennstoffes mit einem Fluor abspaltenden Stoff als Oxidationsmittel liegt in der Bildung flüchtiger Fluide gemäß der Gleichung

Figure 00030001
mit m = maximale Wertigkeit des Brennstoffs M
welche im Gegensatz zu den oben genannten hochsiedenden Metalloxiden als gasförmige Metallfluoride selbst Druck-Volumenarbeit leisten. Die folgende Tabelle 2 zeigt beispielhaft die Siedepunkte einiger Metallfluoride, die als Reaktionsprodukte bei dem pyrotechnischen Satz der Erfindung entstehen können. Tabelle 2 Brennstoff Bor Aluminium Silizium Titan Zirkon Metalloxid BF3 AlF3 SiF4 TiF4 ZrF4 Phase bei RT gasförmig fest gasförmig fest fest Siedepunkt –99°C 1.272°C –90°C ~ 284°C subl. 600°C subl. The nanostructured, porous fuel body corresponds to that in the DE 102 04 895 A1 defined fuel body. On the disclosure of the DE 102 04 895 A1 For this reason, full reference is made in this respect. The advantage of reacting the fuel with a fluorine-releasing substance as the oxidizing agent is the formation of volatile fluids according to the equation
Figure 00030001
with m = maximum valency of the fuel M
which, in contrast to the abovementioned high-boiling metal oxides as gaseous metal fluorides themselves perform pressure-volume work. The following Table 2 shows, by way of example, the boiling points of some metal fluorides which may be formed as reaction products in the pyrotechnic composition of the invention. Table 2 fuel boron aluminum silicon titanium zircon metal BF 3 Alf 3 SiF 4 TiF 4 ZrF 4 Phase at RT gaseous firmly gaseous firmly firmly boiling point -99 ° C 1272 ° C -90 ° C ~ 284 ° C subl. 600 ° C subl.

Ein Vergleich der in Tabelle 2 angegebenen Siedepunkte für die als Reaktionsprodukte entstehenden Metallfluoride mit den oben in Tabelle 1 angegebenen Siedepunkten der hochsiedenden Metalloxide als Reaktionsprodukte des herkömmlichen Reaktivstoffes zeigt deutlich den Vorteil der Verwendung eines Fluor abspaltenden Stoffes als Oxidationsmittel des pyrotechnischen Satzes der vorliegenden Erfindung.One Comparison of the boiling points given in Table 2 for the Reaction products resulting metal fluorides with the above in Table 1 specified boiling points of the high-boiling metal oxides as reaction products of the conventional Reactive material clearly shows the advantage of using a fluorine releasing substance as the oxidizing agent of the pyrotechnic composition of the present invention.

Das Oxidationsmittel ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorkohlenstoffen, Fluorstickstoffverbindungen und Verbindungen aus Fluor, Kohlenstoff und Stickstoff. Im Fall der Fluorkohlenstoffe als Oxidationsmittel wird nanodisperser Kohlenstoff zum Teil in Form von Fullerenen und Nanoröhren freigesetzt; dieser Nanokohlenstoff reagiert bei thermischer Anregung in ausgezeichneter Weise mit dem Luftsauerstoff stark exotherm ab und erhöht damit die Schwadenenergie in vorteilhafter Weise. Im Fall der Fluorstickstoffverbindungen erhöht auch der freigesetzte Stickstoff die Druck-Volumenarbeit der entsprechenden Systeme.The Oxidizing agent is preferably selected from the group consisting from fluorocarbons, fluorine nitrogen compounds and compounds made of fluorine, carbon and nitrogen. In the case of fluorocarbons as Oxidizing agent becomes nanodisperse carbon partly in the form of fullerenes and nanotubes released; This nanocarbon reacts under thermal excitation in excellent manner with the atmospheric oxygen strongly exothermic and increased so that the steam energy in an advantageous manner. In the case of fluorine nitrogen compounds elevated also the liberated nitrogen the pressure-volume work of the corresponding Systems.

Zur Verdeutlichung der durch die Reaktionsprodukte des pyrotechnischen Satzes der vorliegenden Erfindung geleisteten Druck-Volumenarbeit sind in der nachfolgenden Tabelle beispielhaft entstehende Gasvolumina V (in ml/mol) bei 298 K für die folgenden verschiedene Brennstoff/Oxidationsmittel-Systeme (2) bis (6) dargestellt. 4n B + 3(-C2F4-)n → 4n BF3(g) + 6n C(s) (2) 4n Al + 3(-C2F4-)n → 4n AlF3(g) + 6n C(s) (3) n Si + (-C2F4-)n → n SiF4(g) + 2n C(s) (4) n Ti + (-C2F4-)n → n TiF4(g) + 2n C(s) (5) n Zr + (-C2F4-)n → n ZrF4(g) + 2n C(s) (6) Tabelle 3 System B/PTFE Al/PTFE Si/PTFE Ti/PTFE Zr/PTFE V[ml/mol] 89.655 89.655 22.414 22.414 22.414 To illustrate the pressure-volume work performed by the reaction products of the pyrotechnic set of the present invention, the following table shows exemplary gas volumes V (in ml / mol) at 298 K for the following various fuel / oxidant systems (2) through (6). shown. 4n B + 3 (-C 2 F 4 -) n → 4n BF 3 (g) + 6n C (s) (2) Al 4n + 3 (C 2 F 4 -) n → 4n AlF 3 (g) + 6n C (s) (3) n Si + (-C 2 F 4 -) n → n SiF 4 (g) + 2n C (s) (4) n Ti + (-C 2 F 4 -) n → n TiF 4 (g) + 2n C (s) (5) n Zr + (-C 2 F 4 -) n → n ZrF 4 (g) + 2n C (s) (6) Table 3 system B / PTFE Al / PTFE Si / PTFE Ti / PTFE Zr / PTFE V [ml / mol] 89655 89655 22414 22414 22414

Besonders geeignete Fluor abspaltenden Oxidationsmittel sind solche Stoffe, die mittels eines thermisch induzierten Diffusionsprozesses aufgrund niedriger Schmelz- oder Siedepunkte in die Hohlräume der nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper eingebracht werden können. Ebenso können die Fluor abspaltenden Stoffe in fluiden Medien löslich sein, die in der Lage sind, in die Hohlräume der nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper einzudringen. Insbesondere überkritisches Kohlendioxid CO2(Scr) wird daher als bevorzugtes Lösemittel verwendet, da es einerseits rückstandsfrei verdunstet und andererseits die Brand- und Explosionsgefahr beim Herstellungsprozess verringert.Particularly suitable fluorine-releasing oxidants are those substances which can be introduced by means of a thermally induced diffusion process due to low melting or boiling points in the cavities of the nanostructured, porous fuel body. Likewise, the fluorine-releasing substances may be soluble in fluid media capable of penetrating the voids of the nanostructured porous fuel bodies. In particular, supercritical carbon dioxide CO 2 (Scr) is therefore used as a preferred solvent because it evaporates residue-free on the one hand and on the other hand reduces the risk of fire and explosion in the manufacturing process.

Geeignete, durch thermisch induzierte Diffusionsprozesse in die Hohlräume der der nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper einlagerbare Fluorkohlenstoffe sind zum Beispiel die folgenden Verbindungen, die zum Zwecke der eindeutigen Identifizierbarkeit mit der vom Chemical Abstracts Service (CAS) zugewiesenen Nummer in eckigen Klammern klassifiziert sind: Octafluornaphthalin (C10F8) [313-72-4], Decafluorbiphenyl (C12F10) [434-90-2], Octakis(trifluormethyl)cuban C8(CF3)8 [50782-50-8], Polyfluor[60]fulleren C60F48 [160359-80-8], Perfluortridecan C13F28 [376-03-4], Perfluortetradecan C14F30 [307-62-0], Perfluorpentadecan C15F32 [2264-03-1], Perfluorhexadecan C16F34 [355-49-7], Perfluoreicosan C20F42 [37589-57-4] und Perfluortetracosan C24F50 [1766-41-2]. Insbesondere durch lösemittel-induzierte Diffusion einlagerbare Fluorkohlenstoffe sind Hexafluoropropen-Vinylidenfluoridcopolymer (VitonTM) [9011-17-0], Polychlortrifluorethylen [9002-83-9] (Kel-FTM-Wachse und Öle) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) [24937-79-9].Suitable, by thermally induced diffusion processes in the cavities of the nanostrukturier th, porous fuel body storable fluorocarbons are for example the following compounds, which are classified for the purpose of unique identification with the Chemical Abstracts Service (CAS) number assigned in square brackets: octafluoronaphthalene (C 10 F 8) [313-72-4] , Decafluorobiphenyl (C 12 F 10 ) [434-90-2], octakis (trifluoromethyl) cubane C 8 (CF 3 ) 8 [50782-50-8], polyfluoro [60] fullerene C 60 F 48 [160359-80- 8], perfluorotridecane C 13 F 28 [376-03-4], perfluorotetradecane C 14 F 30 [307-62-0], perfluoropentadecane C 15 F 32 [2264-03-1], perfluorohexadecane C 16 F 34 [355- 49-7], perfluoreicosane C 20 F 42 [37589-57-4] and perfluorotetracosane C 24 F 50 [1766-41-2]. Fluorocarbons which can be incorporated, in particular by solvent-induced diffusion, are hexafluoropropene-vinylidene fluoride copolymer (Viton ™ ) [9011-17-0], polychlorotrifluoroethylene [9002-83-9] (Kel-F ™ waxes and oils) and polyvinylidene fluoride (PVDF) [24937- 79-9].

Geeignete Fluorstickstoffverbindungen sind zum Beispiel Komplexverbindungen aus Perfluor-Azonium-Kationen und dessen Homologen sowie Übergangsmetallfluoridat-Anionen wie beispielsweise [NF4]2[NiF6]. Letztere Verbindungen sind bei Raumtemperatur stabil, handhabbar und erlauben sehr hohe Fluor-Speicherdichten. Eine geeignete Verbindung aus Fluor, Kohlenstoff und Stickstoff ist zum Beispiel Poly(bis(difluoramino))ethylen (-C2H2(NF2)2-)n.Suitable fluorine nitrogen compounds are, for example, complex compounds of perfluoro-azonium cations and their homologs, as well as transition metal fluoridate anions such as [NF 4 ] 2 [NiF 6 ]. The latter compounds are stable at room temperature, manageable and allow very high fluorine storage densities. A suitable compound of fluoro, carbon and nitrogen is, for example, poly (bis (difluoroamino)) ethylene (-C 2 H 2 (NF 2 ) 2 -) n .

Der wenigstens eine Brennstoffkörper des pyrotechnischen Satzes der Erfindung ist bevorzugt aus Silizium, Bor, Aluminium, Titan, Zirkon oder einer Mischung davon gebildet.Of the at least one fuel body the pyrotechnic composition of the invention is preferably made of silicon, Boron, aluminum, titanium, zirconium or a mixture thereof formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnisches Satzes umfasst die Schritte des Bereitstellens wenigstens eines nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörpers, des Versehens der Oberfläche des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einer Schutzschicht und des Versehens der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einem Oxidationsmittel. Außerdem ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ein Fluor abspaltender Stoff ist.The inventive method for the preparation of a pyrotechnic composition comprises the steps of Providing at least one nanostructured, porous fuel body, the Provision of the surface of the at least one fuel body with a protective layer and the provision of the cavities of at least a fuel body with an oxidizing agent. Furthermore the process is characterized in that the oxidizing agent is a fluorine-releasing substance.

Die Vorteile der Verwendung eines Fluor abspaltenden Stoffes als Oxidationsmittel für einen nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper und bevorzugte Oxidationsmittel dieser Art wurden oben bereits ausführlich erläutert, weshalb auf eine wiederholte Aufzählung dieser Punkte an dieser Stelle verzichtet werden soll.The Advantages of using a fluorine-releasing substance as an oxidizing agent for one nanostructured, porous fuel bodies and preferred oxidizing agents of this type have already been explained in detail above, which is why on a repeated list these points should be omitted at this point.

Wie bereits erwähnt kann das Oxidationsmittel zum Beispiel durch thermisch induzierte Diffusion in die Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers eingebracht werden. Alternativ ist es auch möglich, dass das Oxidationsmittel durch Lösemittel-induzierte Diffusion in die Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers eingebracht wird, wobei als Lösemittel überkritisches Kohlendioxid CO2 bevorzugt verwendet wird.As already mentioned, the oxidizing agent can be introduced, for example, by thermally induced diffusion into the cavities of the at least one fuel body. Alternatively, it is also possible that the oxidizing agent is introduced by solvent-induced diffusion in the cavities of the at least one fuel body, wherein as a solvent supercritical carbon dioxide CO 2 is preferably used.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die thermische Vorbehandlung der nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper zum Zwecke der Steuerung der Empfindlichkeit und der Umsetzungsgeschwindigkeit. Es ist bekannt, dass Fluorkohlenstoffverbindungen wie Poly(tetrafluorethylen) mit Metallen wie Magnesium in der kondensierten Phase in einer Grignard-ähnlichen Reaktion unter Insertion des Metalls in die C-F-Bindung gemäß der folgenden Gleichung

Figure 00060001
ablaufen. Es wurde nun gefunden, dass diese Grignard-Reaktion auch beim Einsatz der erfindungsgemäßen Brennstoffe abläuft. Durch die kontrollierte thermische Vorbehandlung wird der Brennstoff (B, Al, Si, Ti, Zr) mit einer Monolage aus perfluorierten Alkyl- bzw. Arylresten und Fluor gemäß dem folgenden Schema funktionalisiert. Auf diese Weise kann je nach Dauer und Temperatur der thermischen Vorbehandlung die thermische Empfindlichkeit der Reaktivstoffe verringert, aber zugleich deren Umsetzungsgeschwindigkeit erhöht werden.Another feature of the invention is the thermal pretreatment of the nanostructured porous fuel bodies for the purpose of controlling sensitivity and rate of conversion. It is known that fluorocarbon compounds such as poly (tetrafluoroethylene) with metals such as magnesium in the condensed phase in a Grignard-like reaction with insertion of the metal into the CF bond according to the following equation
Figure 00060001
expire. It has now been found that this Grignard reaction also proceeds when using the fuels according to the invention. The controlled thermal pretreatment functionalizes the fuel (B, Al, Si, Ti, Zr) with a monolayer of perfluorinated alkyl or aryl radicals and fluorine according to the following scheme. In this way, depending on the duration and temperature of the thermal pretreatment, the thermal sensitivity of the reactive substances can be reduced, but at the same time their rate of reaction can be increased.

Figure 00070001
Figure 00070001

So wird der Brennstoffkörper aus Aluminium beispielsweise mit Polytetrafluorethylen bis auf maximal 550°C erhitzt, wodurch es zu einer Insertion des Aluminiums in die C-F-Bindung kommt. Der so erzeugte Reaktivstoff kann dann gezielt zum Beispiel durch elektrothermische Einwirkung zur Detonation gebracht werden.So becomes the fuel body made of aluminum, for example, with polytetrafluoroethylene heated to a maximum of 550 ° C, causing an insertion of the aluminum into the C-F bond comes. The reactive substance thus produced can then be targeted, for example be detonated by electrothermal action.

Der oben beschriebene und in den anhängenden Ansprüchen definierte pyrotechnische Satz gemäß der vorliegenden Erfindung kann besonders vorteilhaft als Impulselement eingesetzt werden, bei welchem wenig Bauraum zur Verfügung steht, wie beispielsweise für Projektile, zur Lageregelung von Satelliten, zur Steuerung von Raketen, Flugkörpern, Projektilen und dergleichen, zur Zündung von Sprengstoffen oder zur Anzündung von Treibladungen, pyrotechnischen Ladungen und dergleichen.Of the described above and in the attached claims defined pyrotechnic kit according to the present invention can be used particularly advantageously as a pulse element, in which little space is available, such as for projectiles, for the attitude control of satellites, for the control of missiles, missiles, projectiles and the like, for ignition of explosives or to ignite of propellants, pyrotechnic charges and the like.

Claims (19)

Pyrotechnischer Satz, mit wenigstens einem nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörper; und einem Oxidationsmittel, das in den Hohlräumen des wenigstens einen Brennstoffkörpers bereitgestellt ist, wobei das Oxidationsmittel ein Fluor abspaltender Stoff ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzschicht auf der Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers vorgesehen ist, wobei die Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einer Monolage aus perfluorierten Alkyl- oder Arylresten und Fluor funktionalisiert ist. Pyrotechnic set, comprising at least one nanostructured, porous fuel body; and an oxidizing agent provided in the cavities of the at least one fuel body, wherein the oxidizing agent is a fluorine-releasing substance, characterized in that a protective layer is provided on the surface of the cavities of the at least one fuel body, the surface of the cavities of the at least one fuel body is functionalized with a monolayer of perfluorinated alkyl or aryl radicals and fluorine. Pyrotechnischer Satz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fluorkohlenstoffen, Fluorstickstoffverbindungen und Verbindungen aus Fluor, Kohlenstoff und Stickstoff.Pyrotechnic kit according to claim 1, characterized in that that the oxidizing agent is selected from the group consisting of fluorocarbons, fluorine nitrogen compounds and compounds of fluorine, carbon and nitrogen. Pyrotechnischer Satz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Octafluornaphthalin (C10F8), Decafluorbiphenyl (C12F10), Octakis(trifluormethyl)cuban C8(CF3)8, Polyfluor[60]fulleren C60F48, Perfluortridecan C13F28, Perfluortetradecan C14F30, Perfluorpentadecan C15F32, Perfluorhexadecan C16F34, Perfluoreicosan C20F42 und Perfluortetracosan C24F50.Pyrotechnic composition according to claim 2, characterized in that the oxidizing agent is selected from the group consisting of octafluoronaphthalene (C 10 F 8 ), decafluorobiphenyl (C 12 F 10 ), octakis (trifluoromethyl) cubane C 8 (CF 3 ) 8 , polyfluoro [ 60] fullerene C 60 F 48 , perfluorotridecane C 13 F 28 , perfluorotetradecane C 14 F 30 , perfluoropentadecane C 15 F 32 , perfluorohexadecane C 16 F 34 , perfluoric acid C 20 F 42 and perfluorotetracosane C 24 F 50 . Pyrotechnischer Satz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hexafluoropropen-Vinylidenfluorid-copolymer, Polychlortrifluorethylen und Polyvinylidenfluorid.Pyrotechnic kit according to claim 2, characterized in that that the oxidizing agent is selected from the group consisting of hexafluoropropene-vinylidene fluoride copolymer, Polychlorotrifluoroethylene and polyvinylidene fluoride. Pyrotechnischer Satz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Poly(bis(difluoramino))ethylen (-C2H2(NF2)2-)n ist.Pyrotechnic composition according to claim 2, characterized in that the oxidizing agent Po ly (bis (difluoroamino)) ethylene (-C 2 H 2 (NF 2 ) 2 -) n . Pyrotechnischer Satz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Komplexverbindungen aus Perfluor-Azonium-Kationen und dessen Homologen sowie Übergangsmetallfluoridat-Anionen.Pyrotechnic kit according to claim 2, characterized in that that the oxidizing agent is selected from the group of complex compounds of perfluoro-azonium cations and its homologs, as well as transition metal fluoridate anions. Pyrotechnischer Satz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Brennstoffkörper aus Silizium, Bor, Aluminium, Titan, Zirkon oder einer Mischung davon gebildet ist.Pyrotechnic kit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one fuel body Silicon, boron, aluminum, titanium, zirconium or a mixture thereof is formed. Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Satzes, mit den Schritten: Bereitstellen wenigstens eines nanostrukturierten, porösen Brennstoffkörpers; und Versehen der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einem Oxidationsmittel, wobei das Oxidationsmittel ein Fluor abspaltender Stoff ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers mit einer Schutzschicht versehen wird, wobei die Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers zum Versehen der Oberfläche mit einer Schutzschicht mit einer Monolage aus perfluorierten Alkyl- oder Arylresten und Fluor funktionalisiert wird. Process for the preparation of a pyrotechnic composition with the steps: Providing at least one nanostructured, porous Fuel body; and Provide the cavities of the at least one fuel body with an oxidizing agent, wherein the oxidizing agent is a Fluorine-releasing substance is characterized, that the surface the cavities of the at least one fuel body provided with a protective layer, the surface of the cavities of the at least one fuel body to provide the surface with a protective layer with a monolayer of perfluorinated alkyl or aryl radicals and fluorine is functionalized. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fluorkohlenstoffen, Fluorstickstoffverbindungen und Verbindungen aus Fluor, Kohlenstoff und Stickstoff.Method according to claim 8, characterized in that that the oxidizing agent is selected is selected from the group consisting of fluorocarbons, fluorine nitrogen compounds and compounds of fluorine, carbon and nitrogen. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Octafluornaphthalin (C10F8), Decafluorbiphenyl (C12F10), Octakis(trifluormethyl)cuban C8(CF3)8, Polyfluor[60]fulleren C60F48, Perfluortridecan C13F28, Perfluortetradecan C14F30, Perfluorpentadecan C15F32, Perfluorhexadecan C16F34, Perfluoreicosan C20F42 und Perfluortetracosan C24F50.A method according to claim 9, characterized in that the oxidizing agent is selected from the group consisting of octafluoronaphthalene (C 10 F 8 ), decafluorobiphenyl (C 12 F 10 ), octakis (trifluoromethyl) cubane C 8 (CF 3 ) 8 , polyfluoro [60 ] fullerene C 60 F 48 , perfluorotridecane C 13 F 28 , perfluorotetradecane C 14 F 30 , perfluoropentadecane C 15 F 32 , perfluorohexadecane C 16 F 34 , perfluoric acid C 20 F 42 and perfluorotetracosane C 24 F 50 . Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Hexafluoropropen-Vinylidenfluorid-copolymer, Polychlortrifluorethylen und Polyvinylidenfluorid.Method according to claim 9, characterized that the oxidizing agent is selected is selected from the group consisting of hexafluoropropene vinylidene fluoride copolymer, Polychlorotrifluoroethylene and polyvinylidene fluoride. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel Poly(bis(difluoramino))ethylen (-C2H2(NF2)2-)n ist.A method according to claim 9, characterized in that the oxidizing agent is poly (2 H (NF 2) 2 -C 2 -) (bis (difluoroamino)) ethylene n. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Komplexverbindungen aus Perfluor-Azonium-Kationen und dessen Homologen sowie Übergangsmetallfluoridat-Anionen.Method according to claim 9, characterized in that that the oxidizing agent is selected is from the group of complex compounds of perfluoro-azonium cations and its homologs, as well as transition metal fluoridate anions. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Brennstoffkörper aus Silizium, Bor, Aluminium, Titan, Zirkon oder einer Mischung davon gebildet ist.Method according to one of claims 8 to 13, characterized that the at least one fuel body of silicon, boron, aluminum, Titanium, zirconium or a mixture thereof is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel durch thermisch induzierte Diffusion in die Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers eingebracht wird.Method according to one of claims 8 to 14, characterized that the oxidizing agent by thermally induced diffusion in the cavities of the at least one fuel body is introduced. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel durch Lösemittel-induzierte Diffusion in die Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers eingebracht wird.Method according to one of claims 8 to 14, characterized that the oxidizing agent by solvent-induced diffusion in the cavities of the at least one fuel body is introduced. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel überkritisches Kohlendioxid CO2 ist.A method according to claim 16, characterized in that the solvent is supercritical carbon dioxide CO 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Hohlräume des wenigstens einen Brennstoffkörpers zum Versehen der Oberfläche mit einer Schutzschicht einer thermischen Vorbehandlung unter Inertgas bis zu einer ersten Exotherme des binären Systems unterzogen wird.Method according to one of claims 8 to 17, characterized that the surface the cavities of the at least one fuel body to provide the surface with a protective layer of a thermal pretreatment under inert gas is subjected to a first exotherm of the binary system. Verwendung des pyrotechnischen Satzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eines mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18 hergestellten pyrotechnischen Satzes als Impulselement für Projektile, zur Lageregelung von Satelliten, zur Steuerung von Raketen, Flugkörpern, Projektilen und dergleichen, zur Zündung von Sprengstoffen oder zur Anzündung von Treibladungen, pyrotechnischen Ladungen und dergleichen.Use of the pyrotechnic composition according to one of claims 1 to 7 or one with the Ver Drive according to one of claims 8 to 18 prepared pyrotechnic composition as a pulse element for projectiles, for attitude control of satellites, for the control of missiles, missiles, projectiles and the like, for the ignition of explosives or for the ignition of propellants, pyrotechnic charges and the like.
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