DE102011118462B4

DE102011118462B4 - Energetische Polymere als reaktive Strukturmaterialien zur Verwendung für Waffensysteme

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Publication number: DE102011118462B4
Application number: DE102011118462.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: BORN, MAXIMILIAN, DE; Dosch Dominik De
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: DE102011118462A1

Abstract

Aus mindestens einem energetischen duroplastischen Polymer und/oder mindestens einem thermoplastischen energetischen Polymer bestehender Mantel für ein Waffensystem, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energetische duroplastische Polymer und/oder das mindestens eine thermoplastische Polymere wiederkehrende Einheiten enthalten/enthält oder aus wiederkehrenden Einheiten bestehen/besteht, die abgeleitet sind von(a) mindestens einem Monomer der Formel 1R[(COX)a(A)b(B)c(Y)d]in der bedeuten:- der Rest R• einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest R1, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind, oder• einen gesättigten oder ungesättigten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest R2, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind;• einen aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest R3, oder• eine Kombination aus einem oder mehreren Resten R1und R2, R1und R3, R2und R3, R1, R2und R3, oder aus mindestens zwei Resten R3oder aus mindestens zwei Resten R2, mit dem die Reste -COX, A, B und Y verbunden sind;- X Hydroxy, C1-6-Alkoxy, ein Halogenatom, das unter Fluor, Chlor, Brom ausgewählt ist, oder ein Sauerstoffatom für den Fall, dass zwei Monomere der Formel 1 über ihre Reste COX zu einem dimeren Säureanhydrid CO-O-CO verbunden sind,- Y Hydroxy und/oder Amino NH2oder NHR4, worin R4C1-6-Alkyl bedeutet,- A eine oder mehrere energetische funktionelle Gruppen, die unter -NO2, -NHNO2, NR4NO2, -ONO2, -NF2, -N=N-, -N3, =N-NO2ausgewählt sind;- B Halogen, und in der die Indizes bedeuten:- a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist,- b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich der Summe der Indizes a und d ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b, c und d der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eine Monomer der Formel 1 von Null verschieden ist; oder(b) mindestens einem Monomer der Formel 2R[(COX)a(A)b(B)c]in Kombination mit mindestens einem Monomer der Formel 3R[(A)b(B)c(Y)d]worin R, X, A, B und Y dasselbe wie in Formel 1 bedeuten und die Indizes bedeuten:- a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 2 ist,- b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich des Index a in Formel 2 bzw. des Index d in Formel 3 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b und c in Formel 2 bzw. der Indizes b, c und d in Formel 3 der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eines der Monomere der Formeln 2 und 3 von Null verschieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen neuartigen Mantel für Waffensysteme, die einen Kern und einen den Kern umschließenden Mantel umfassen, wobei der Kern einen oder mehrere sekundäre Explosivstoffe als Hauptladung und einen oder mehrere primäre Explosivstoffe zum Initiieren der Detonation der Hauptladung umfasst, sowie die Waffensysteme und sonstigen militärischen Vorrichtungen, die diesen neuartigen Mantel aufweisen.
Explosivstoffe gehören zu den energetischen Stoffen oder energetischen Materialien, die gemäß ASTM-International-Definition Substanzen sind, die gleichzeitig einen Brennstoff, wie Kohlenstoff oder Wasserstoff, und einen Oxidator, typischerweise Sauerstoff, enthalten und unter Freisetzung von Energie und Gasen reagieren. Weiterhin werden damit stickstoffreiche Materialien bezeichnet (N > 60%), die auf Grund ihres hohen Stickstoffgehalts energetische Materialien sind. Explosivstoffe werden in primäre Explosivstoffe, sekundäre Explosivstoffe, Pyrotechnika, Treibladungspulver, Raketentreibstoffe unterteilt und haben vor allem auf militärischem Gebiet eine besondere Bedeutung erlangt.
Primäre Explosivstoffe reagieren empfindlich auf Wärme, Schlag oder Reibung und können somit sehr leicht zur Detonation gebracht werden. Sekundäre Explosivstoffe haben üblicherweise bessere Leistungswerte, sind aber gleichzeitig deutlich weniger empfindlich gegenüber Wärme, Schlag oder Reibung. Sie müssen daher üblicherweise durch einen primären Explosivstoff initiiert werden. Bessere Leistungswerte bei gleichzeitig leichterer Handhabung und größerer Sicherheit für den Anwender begründen das besondere Interesse an sekundären Explosivstoffen auf dem Gebiet der militärischen Nutzung.
Explosivstoffe weisen oxidierende Gruppen (Oxidatoren) und oxidierbare Gruppen in getrennten Molekülen oder kombiniert in einem Molekül auf. Typische molekulare Baugruppen energetischer Materialien sind die Nitratgruppe, die Nitrogruppe, die Nitramingruppe, die Peroxogruppe, Chlorat, Perchlorat, die Difluoramingruppe, die Diazogruppe und die Azidgruppe. Diese Gruppen können kovalent mit dem oxidierbaren Rest verbunden sein, bei dem es sich typischerweise um einen Kohlenwasserstoffrest handelt. Die Umsetzung oxidierender Gruppen mit oxidierbaren Gruppen führt zu der gewünschten Energiefreisetzung und der Detonation. Als Beispiele für derartige Explosivstoffe können Schwarzpulver, Nitroglycerin (NG), Cellulosetrinitrat (NC), Quecksilberfulminat (MF), Pikrinsäure (PA), Tetryl, Trinitrotoluol (TNT) und Nitroguanidin (NQ) angegeben werden, von denen TNT sehr schnell zum Standardexplosivstoff avancierte.
Bei neueren Explosivstoffen wird durch die Erhöhung des Stickstoffgehalts auf über 60 % der Energieinhalt gesteigert. Durch zusätzlich eingeführte Substituenten mit Ring- oder Käfigspannung kann der Energieinhalt ebenfalls gesteigert werden.
Durch Änderung der Kombination von oxidierenden Gruppen und oxidierbaren Gruppe in einem Molekül können Explosivstoffe mit verbesserten und maßgeschneiderten Eigenschaften hergestellt werden.
Die Eigenschaften eines energetischen Materials können ferner durch die Kombination mehrerer energetischer Materialien zu mehrbasigen Materialen verbessert werden. Ein Beispiel hierfür ist die Kombination aus NQ, NC und NG, bei der das NQ zur Vermeidung des Mündungsfeuers führt.
Die neben TNT zur Zeit am häufigsten eingesetzten sekundären Explosivstoffe sind die beiden ringförmigen Explosivstoffe Hexogen (RDX) und Octogen (HMX), die drei bzw. vier Nitramingruppen aufweisen. RDX und HMX sind niedermolekulare Feststoffe, zersetzen sich bei Temperaturen oberhalb von 200 °C und können auch ohne Verdämmung in einem Mantel durch geeignete Initiierung zur Detonation gebracht werden können. RDX und HMX weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie toxikologisch bedenklich sind.
Explosivstoffen mit weiter verbesserten Eigenschaften können durch die Herstellung von Dimeren, Oligomeren und Polymeren aus niedermolekularen monomeren Explosivstoffen erhalten werden. Oligomere und Polymere weisen gleichzeitig die vorteilhaften Eigenschaften niedermolekularer Explosivstoffe und makromolekularer Stoffe auf. Bei geeigneter Kombination werden Materialien mit verbesserten Eigenschaften, wie höherem Energieinhalt, geringerer Toxizität, leichterer Formbarkeit und verbesserter Handhabungssicherheit, erhalten.
Ein bekanntes Beispiel für ein energetisches Dimer ist das Hexanitrostilben (HNS), bei dem es sich um das Homodimer (A-A) aus zwei identischen energetischen Molekülen (A = TNT) handelt. HNS verfügt über eine außerordentliche thermische Stabilität und hohe Schlagunempfindlichkeit, während gleichzeitig andere Leistungsparameter, wie Detonationsdruck und Detonationsgeschwindigkeit, unverändert gut bleiben. Alternativ kann aus einem Explosivstoff A und einem Explosivstoff B ein Heterodimer A-B mit verbesserten Eigenschaften, wie geringer Reibempfindlichkeit und Schlagempfindlichkeit bei gleich bleibender oder optimierter Leistung, hergestellt werden.
Polymere wurden zunächst als reine Matrixmaterialien für Explosivstoffe eingeführt, um die Empfindlichkeit zu reduzieren und die Handhabung zu verbessern. Ein bekannter Vertreter derartiger polymergebundener Explosivstoffe (PBX) oder plastischer Explosivstoffe ist das sogenannte „Semtex“, das Polyisobutylen als Polymermatrix und PETN und RDX als niedermolekulare Explosivstoffe enthält. Nachteilig hierbei ist, dass die nicht energetische Polymermatrix die Leistung des polymergebundenen Explosivstoffs verringert.
Aus DE 47 595 A sowie DE 298 509 A sind Sprengpatronen bekannt, welche jeweils einen niedermolekularen Explosivstoff beinhalten und diesen mit unterschiedlichen unreaktiven Materialien umgeben, um diesen vor äußeren Einflüssen wie z.B. Feuchtigkeit zu schützen. In DE 47 595 A wird hierbei paraffiniertes Papier verwendet, während DE 298 509 A pulverförmige oder gelatinöse Schichten vorsieht.
In DE000002436743B2 werden thermoplastische Zusammensetzung auf Polyvinylnitratbasis offenbart. Patentschrift DE2246588 A beschreibt nicht oder schwer entflammbare Hülsen und Treibladungen für hülsenlose Munition. Für beide Anmeldungen gilt, dass die verwendeten Polymere Unterbestandteile komplexerer Formulierungen darstellen und nur einen geringfügigen Energiebeitrag leisten. So beschreibt DE2246588 A eine durch den Binder modulierbare Abbrandgeschwindigkeit. Beide Anmeldungen schließen anwendungsbedingt eine Detonation der offenbarten Materialien aus.
Die Patentschriften GB 1 605 360 A und DE 10 2010 005 923 A1 beschreiben polymergebundene Explosivstoffe (PBX), bestehend aus niedermolekularen Explosivstoffen in Verbindung mit polymeren Bindern. DE 10 2010 005 923 A1 sieht hierbei die Verwendung energetischer Polymere vor. Derartige Kombinationen aus energetischem Füllstoff und minderenergetischen Bindern wurden wie vorbezeichnet entwickelt, um die Herabsetzung der Leistung einer Formulierung zu reduzieren. Weitere Beispiele für derartige Binder sind Nitro- und Nitraminopolymere wie das Poly(diethylenglycol-4,7-nitrazadecandioat) (P-DEND) von Hercules Incorporated.
In US 4,916,206 wird die Umsetzung eines energetischen Dicarbonsäuremonomers mit einem Diolmonomer in Gegenwart eines Katalysators in einem Hotmelt-Polymerisationsverfahren offenbart. Problematisch bei dieser Art der Polymerisation sind die hohen Temperaturen, die für instabile Monomere ungeeignet sind, wodurch die Auswahl einsetzbarer Monomere eingeschränkt wird.
US 3,808,276 offenbart energetische Polyetherpolymere, die durch Umsetzung von 1,6-Dichlor-2,5-nitrohexan (DCDNH) mit mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylenglykol, erhalten werden
Nitraminhaltige Polyesterpolymere werden in der internationalen Patentanmeldung WO 93/13051 (E. Rothgery et al.) beschrieben, die bei der Umsetzung eines nitraminhaltigen Diols mit einer nitraminhaltigen Disäure oder einer nitraminhaltigen dihalogenierten Verbindung erhalten werden. Die beschriebenen energetischen Polyester weisen zum einen einen hohen Energieinhalt und einen hohen spezifischen Impuls und zum anderen eine niedrige Viskosität und eine niedrige Glasübergangstemperatur sowie eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Hydrolyse auf.
Primäre und sekundäre, niedermolekulare und polymere Explosivstoffe werden auf militärischem Gebiet in verschiedensten Waffensystemen angewendet. Zu diesen Waffensystemen gehören Vorrichtungen, die einen Kern und einen Mantel umfassen, wobei der Kern den Explosivstoff enthält und der Mantel aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht. Beispiele für derartige Waffensysteme sind Bomben, wie Fliegerbomben, Granaten oder Minen. Das Waffensystem kann aktiv durch eine Treibladung angetrieben werden, es kann mit Hilfe einer Abschussvorrichtung abgeschossen werden und sich anschließend allein unter dem Einfluss der Schwerkraft fortbewegen, oder es kann von seinem Anwender direkt an den Ort verbracht werden, an dem später durch einen individuellen Zündmechanismus die Detonation oder Explosion ausgelöst wird. Je nach Art der Anwendung umfasst das Waffensystem weitere dem Fachmann geläufige Einrichtungen, wie einen Zündmechanismus zum Auslösen der Explosion oder Detonation, diverse Sensoren, Stabilisatoren für die Stabilisierung der Flugbahn und diverse elektronische Komponenten für den Betrieb des Waffensystems. Der Explosivstoff des Waffensystems wird, sobald es den Zielort erreicht hat, initiiert und damit zur Detonation gebracht. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Waffensysteme.
Für die Zerstörungswirkung der Waffensysteme mit Kern und Mantel spielen zwei Effekte eine wesentliche Rolle, die sogenannte Blastwirkung und die Splitterwirkung oder Fragmentwirkung. Bei der Blastwirkung handelt es sich um die zerstörerische Wirkung der Druckwelle, die durch die Detonation des Explosivstoffs hervorgerufen wird. Sie wirkt besonders verheerend auf Weichziele sowie leicht gepanzerte Hartziele, feindliche Infrastruktur und Suprastruktur. Bei der Splitterwirkung handelt es sich um die zerstörerische Wirkung stark beschleunigter Metallsplitter, die bei der Detonation des Explosivstoffs und dem Bersten des Metallmantels entstehen. Die Splitterwirkung zielt auf gegnerische Soldaten ab, in Ausnahmefällen, wie bei fragmentierenden Gefechtsköpfen, auch auf die Penetration von Panzerungen. Sie liefert aber kaum einen Beitrag zu der Zerstörung von feindlicher Infrastruktur und Suprastruktur. Mit der Splitterwirkung und der Blastwirkung werden demnach unterschiedliche strategische Effekte verfolgt.
Die Waffensysteme mit Kern und Metallmantel des Stands der Technik weisen in Bezug auf Zerstörungswirkung, Lagerung und Handhabung mehrere Nachteile auf, die ganz wesentlich mit ihrem Metallmantel zusammenhängen.
Wie bereits erwähnt bildet der Metallmantel bei der Detonation des Explosivstoffs stark beschleunigten Metallsplitter, deren Hauptwirkung darin besteht, gegnerische Soldaten außer Gefecht zu setzen. Die Splitter können aber auch die eigenen Soldaten gefährden, wenn z. B. der Abstand zwischen dem Ort der Detonation und den eigenen Soldaten zu gering ist. Eine ähnliche Gefährdung betrifft das Bedienpersonal, wenn derartige Waffensysteme in einem Munitionsdepot oder Raketensilo gelagert werden. Wenn es zu einem Brand kommt, können die energetischen Materialien über ihre Zersetzungstemperatur erhitzt werden und sich spontan entzünden. Die geschlossene metallische Ummantelung verhindert die Abfuhr der Wärme, so dass ein normales Abbrennen ausbleibt und das energetische Material stattdessen detoniert. Die sich möglicherweise anschließende Massendetonation stellt durch die Splitterwirkung ein enormes Gefährdungspotential für die eigenen Streitkräfte dar.
Das mit Waffensystemen aus Metallmantel und Kern verfolgte primäre strategische Ziel liegt üblicherweise in der materialzerstörenden Wirkung, beispielsweise mit dem Ziel der Durchbrechung gegnerischer Schutzvorrichtungen. Diese Wirkung wird durch die Druckwelle, nicht jedoch durch die hochschnellen Metallsplitter erreicht. Metallsplitter sind so gut wie nicht brennbar und liefern somit praktisch keinen Beitrag zur Energiefreisetzung, zur Gaserzeugung und zur Druckwelle. Ein weiterer Nachteil der bekannten Waffensysteme besteht demnach darin, dass der Metallmantel in Bezug auf die Blastwirkung eine nutzlose Totmasse darstellt. Der Totmassenanteil, also der Masseanteil des Mantels, bezogen auf das Gesamtgewicht des Waffensystems, kann dabei bis zu 75 Gew.-% betragen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben angegebenen Nachteile der Waffensysteme des Stands der Technik, die einen Kern aus energetischem Material und verdämmendem Mantel aus einem Metall aufweisen, zu beheben.
Gegenstand der Erfindung ist ein Mantel für ein Waffensystem, das einen Kern und einen den Kern umgebenden Mantel umfasst, wobei der Kern einen oder mehrere Explosivstoffe, wie z. B. einen oder mehrere sekundäre Explosivstoffe als Hauptladung und einen oder mehrere primäre Explosivstoffe zum Initiieren der Detonation der Hauptladung, umfasst. Der erfindungsgemäße Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel ein oder mehrere energetische duroplastische Polymere und/oder ein oder mehrere energetische thermoplastische Polymere umfasst.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand betrifft die Waffensysteme mit Kern und Mantel, die einen derartigen Mantel aus mindestens einem energetischen polymeren Material aufweisen.
Erfindungsgemäß wird demnach der im Stand der Technik bekannte Mantel aus einem Metall oder eine Metalllegierung durch einen Mantel ersetzt, der mindestens ein energetisches duroplastisches Polymer und/oder mindestens ein energetisches thermoplastisches Polymer umfasst. Der Mantel kann diese Polymere enthalten oder aus ihnen bestehen. Dieser Wechsel von einem nicht energetischen Metall zu einem energetischen Polymer bringt die folgenden Vorteile mit sich.
Energetische thermoplastische oder duroplastische Polymere stellen üblicherweise sekundäre energetische Explosivstoffe dar, die vollständig oder beinahe vollständig deflagrieren oder detonieren und einen beträchtlichen Beitrag zur Gesamtenergiebilanz, zur Blastwirkung und somit zur Druckwelle liefern. Der bei den Waffensystemen des Stands der Technik nachteilige Totmassenanteil kann also vermieden werden. Wegen der vollständigen oder beinahe vollständigen Deflagration oder Detonation entstehen keine oder nur wenige Splitter, so dass die Gefährdung eigener Soldaten und des Bedienpersonals verringert wird. Die für den Mantel verwendeten energetischen polymeren Materialien verfügen auf Grund ihrer Polymerstruktur außerdem über eine hohe Formstabilität und können daher wie metallische Mäntel für die Ummantelung von Kernen aus Explosivstoffen verwendet werden. Auf Grund dieser Kombination von Stützfunktion bzw. Ummantelungsfunktion und chemischer Reaktionsfähigkeit bzw. Energiefreisetzung werden derartige Materialien auch als reaktive Strukturmaterialien (RSM, engl. „reactive structure material“) bezeichnet.
Durch den Einsatz reaktiver Strukturmaterialien als Mantel oder im Mantel des erfindungsgemäßen Waffensystems werden die Energiefreisetzung und die Blastwirkung verbessert. Vorrichtungen im Zielgebiet, wie Gebäudewände, Panzerplatten, gepanzerte Wände und Panzerkarosserien, können effektiver zerstört werden. Durch die geringere Splitterwirkung sinkt die Gefährdung der eigenen Soldaten, während die Letalität für gegnerischen Soldaten im Zielgebiet auf Grund der Blastwirkung unvermindert hoch bleibt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Waffensysteme mit RSM-Mantel betrifft in Friedenszeiten die Wiederverwertung der Bestandteile ausrangierter Waffensysteme. Demontage und Recycling von Waffensystemen mit einem Stahlmantel erfordern das Schmelzen des Stahls bei etwa 1500 °C. Reaktive Strukturmaterialien, wie die hier verwendeten energetischen thermoplastischen Polymere, können auf Grund ihrer niedrigen Schmelztemperatur dem gegenüber bereits bei Temperaturen um 200 °C verarbeitet werden. Teilweise können derartige polymere RSM sogar mit organischen Lösemitteln gelöst und dann zu neuen Formen weiterverarbeitet werden. Eine dritte Möglichkeit der Weiterverarbeitung besteht in der sauren oder alkalischen Hydrolyse der Polymere unter Rückgewinnung der energetischer Monomere, die dann wieder einer Polymerisation zugeführt werden können.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mäntel aus einem polymeren RSM ist preiswerter und einfacher als die Herstellung von Stahlmänteln, da moderne Verfahren der Polymererzeugung und Polymerformung zum Einsatz kommen können. Außerdem können vielfältige neue Formen hergestellt werden, da die Monomere beispielsweise in ein formgebendes Werkzeug eingefüllt und dort polymerisiert werden können oder energetische Polymere bei entsprechender Temperaturstabilität durch Spritzgießen verarbeitet werden können. Kleine Bauteile können durch Kleben oder partielles Schmelzen der Grenzflächen und Zusammenfügen zu komplexeren Formen verbunden werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Mäntel bzw. Waffensysteme mit polymeren RSM weniger Metall enthalten und sie somit besser einer Radarerfassung entgehen.
Polymere haben ein deutlich geringeres spezifisches Gewicht als Metalle. Mit den erfindungsgemäßen Mänteln und Waffensystemen kann bei gleich bleibendem Gesamtvolumen des Waffensystems das Gesamtgewicht des Waffensystems verringert und somit dessen Reichweite gesteigert werden.
Definitionen:
Der Begriff Waffensystem wird hier synonym mit Begriffen wie explosive Vorrichtung, militärische Vorrichtung, Bombe, Flugkörper verstanden und verwendet und umfasst alle Vorrichtungen, die einen Kern aus energetischen Materialien und einen Mantel aus energetischem Polymer aufweisen.
Unter einem energetischen Monomer wird ein organisches Molekül verstanden, das oxidierende Gruppen, wie Nitratgruppen oder Nitramingruppen, und ein oxidierbares Gerüst, wie ein Kohlenwasserstoffgerüst, aufweist und das gleichzeitig Gruppen, wie Carboxy-, Hydroxy-, Aminogruppen oder Doppelbindungen, trägt, über die das Molekül zu einem Polymer polymerisiert werden kann.
Unter einem energetischen thermoplastischen Polymer wird ein Polymer verstanden, das die typischen Eigenschaften von Thermoplasten, wie Schmelzbarkeit, aufweist und das ganz oder teilweise aus wiederkehrenden Einheiten besteht, die durch die Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition energetischer Monomere entstehen. Unter einem energetischen duroplastischen Polymer wird ein Polymer verstanden, das die typischen Eigenschaften von Duroplasten, wie Zersetzung beim Erhitzen, aufweist und das ganz oder teilweise aus höher vernetzten wiederkehrenden Einheiten besteht, die durch die Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition energetischer Monomere entstehen. Duroplaste sind auf Grund ihrer Vernetzung besonders formstabil und daher besonders gut für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet. Gleichermaßen geeignet sind aber auch die Thermoplaste, die bei Umgebungstemperatur auf Grund ihrer Mikrostruktur über eine hohe Festigkeit und Formstabilität verfügen.
Durch die Verwendung mehrerer energetischer duroplastischer Polymere und/oder mehrerer energetischer thermoplastischer Polymere in Form von Polymerblends können die mechanischen Eigenschaften, wie die Formstabilität, an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Gleichermaßen können durch derartige Polymerblends die Leistungsparameter des Explosivstoffs angepasst werden, beispielsweise indem ein hoch energetisches Polymer mit einem weniger energetischen Polymer verschnitten wird. Unschmelzbare energetische duroplastische Polymere in Pulver-, Granulat- oder Faserform können für die Formung des Mantels in schmelzbare energetische thermoplastische Polymere eingebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, die mechanische Stabilität des Produkts zu steuern, die Leistungsparameter an die bestehenden Erfordernisse anzupassen und zusätzlich eröffnet das Blending energetischer duroplastischer und thermoplastischer Polymere Möglichkeiten für die Verarbeitung des Materials zum fertigen erfindungsgemäßen Mantel, beispielsweise durch Spritzgießen der geschmolzenen thermoplastischen Polymermasse mit eingebettetem festen duroplastischen Polymer in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels des Waffensystems.
Zur weiteren Optimierung der mechanischen Eigenschaften und der Leistungsparameter können die energetischen thermoplastischen oder duroplastischen Polymere mit einem nicht energetischer thermoplastischer oder duroplastischer Polymere vermischt werden.
Erfindungsgemäß kann der Mantel demnach vollständig aus einem oder mehreren energetischen duroplastischen Polymeren und/oder einem oder mehreren energetischen thermoplastischen Polymeren bestehen, oder er kann diese energetischen duroplastischen Polymere und/oder thermoplastischen Polymere neben nicht energetischen duroplastischen Polymeren und/oder nicht energetischen thermoplastischen Polymeren enthalten. Der Fachmann achtet darauf, dass der Anteil der nicht energetischen duroplastischen Polymere und der nicht energetischen thermoplastischen Polymere so gering ausgewählt wird, dass die angestrebten Leistungsparameter der energetischen duroplastischen Polymere und der energetischen thermoplastischen Polymere nicht oder nicht wesentlich verschlechtert werden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Mantel mindestens ein energetisches duroplastisches Polymer und/oder mindestens ein energetisches thermoplastisches Polymer, das/die wiederkehrende Einheiten enthält/enthalten oder aus wiederkehrenden Einheiten besteht/bestehen, die abgeleitet sind von

(a) mindestens einem Monomer der Formel 1

R [{(COX)}_{a} {(A)}_{b} {(B)}_{c} {(Y)}_{d}]

- der Rest R
- • einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest R₁, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind, oder
- • einen gesättigten oder ungesättigten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest R₂, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind;
- • einen aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest R₃, oder
- • eine Kombination aus einem oder mehreren Resten R₁ und R₂, R₁ und R₃, R₂ und R₃, R₁, R₂ und R₃ oder aus mindestens zwei Resten R₃ oder aus mindestens zwei Resten R₂,

- X Hydroxy, C_1-6-Alkoxy, ein Halogenatom, das unter Fluor, Chlor, Brom ausgewählt ist, oder ein Sauerstoffatom für den Fall, dass zwei Monomere der Formel 1 über ihre Reste COX zu einem dimeren Säureanhydrid CO-O-CO verbunden sind,
- Y Hydroxy und/oder Amino NH₂ oder NHR₄, worin R₄ C_1-6-Alkyl bedeutet;
- A eine oder mehrere energetische funktionelle Gruppen, die unter -NO₂, -NHNO₂, NR₄NO₂, -ONO₂, -NF₂, -N=N-, -N₃, =N-NO₂ ausgewählt sind;
- B Halogen, und in der die Indizes bedeuten:
- a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist,
- b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich der Summe der Indizes a und d ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b, c und d der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eine Monomer der Formel 1 von Null verschieden ist;

(b) mindestens einem Monomer der Formel 2

R [{(COX)}_{a} {(A)}_{b} {(B)}_{c}]

R [{(A)}_{b} {(B)}_{c} {(Y)}_{d}]

- a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 2 ist,
- b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich des Index a in Formel 2 bzw. des Index d in Formel 3 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b und c in Formel 2 bzw. der Indizes b, c und d in Formel 3 der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eines der Monomere der Formeln 2 und 3 von Null verschieden ist.

Zu den Monomeren der Formel 1 gehören die Aminocarbonsäuren (Y = NH₂ oder NHR₄) und die Hydroxycarbonsäuren (Y = OH), deren Polykondensation zu geradkettigen Polyamiden bzw. geradkettigen Polyestern führt. Durch die Kombination einer Aminocarbonsäure mit einer Hydroxycarbonsäure werden geradkettige Polyesteramide erhalten. Die Reaktivität der Säure wird über den Rest -COX gesteuert, bei dem es sich um -COOH (freie Carbonsäure), -COHal (Säurehalogenid), wie -COCl, -COOR (Säureester) oder nach Dimerisierung um -CO-O-CO- (Säureanhydrid) handeln kann.
Wenn mindestens zwei Reste Y und/oder mindestens zwei Reste COX in dem Monomer der Formel 1 enthalten sind, beispielsweise zwei Aminogruppen in Kombination mit einer Carboxygruppen, eine Hydroxygruppe in Kombination mit zwei Carboxygruppen, zwei Aminogruppen in Kombination mit zwei Carboxygruppen, eine Aminogruppe und eine Hydroxygruppe in Kombination mit zwei Carboxygruppen, werden bei der Polykondensation vernetzte Polyester, Polyamide oder Polyesteramide mit duroplastischen Eigenschaften erhalten. Der Vernetzungsgrad wird über die Anzahl der Reste Y und der Reste COX gesteuert. Alternativ kann der Vernetzungsgrad durch die Kombination eines Monomers der Formel 1, das zu einem geradkettigen Polykondensat führt (a = d = 1), mit einem Monomer der Formel 1, das zu einem vernetzten Polykondensat führt (a und/oder d > 1) gesteuert werden. Derartige Duroplaste sind auf Grund ihrer mechanischen Eigenschaften, wie hoher Festigkeit, erfindungsgemäß besonders bevorzugt.
Die Reste A sind funktionelle Gruppen, die die Monomere zu energetischen Monomeren und die resultierenden Polykondensate zu energetischen Polykondensaten, wie polymeren sekundären Explosivstoffen, machen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um -NO₂, -NHNO₂, NR₄NO₂, -ONO₂, -NF₂, -N=N-, -N₃ und =N-NO₂. Weiterhin kann es sich um eine Peroxogruppe, Chlorat oder Perchlorat oder mehrere dieser Gruppen handeln, die ionisch oder kovalent mit dem Rest R verbunden sind. Der Energieinhalt des Monomers der Formel 1 wird über die Anzahl der Reste A gesteuert. Je größer die Anzahl der Reste A in einem Monomer der Formel 1 ist, desto größer ist sein Energieinhalt und der Energieinhalt des bei der Polykondensation entstehenden Polykondensats.
Bei den Resten B handelt es sich Halogenatome, wie Fluor, Chlor oder Brom. Die Monomere können halogenfrei, teilweise halogeniert oder perhalogeniert sein.
Die das Kohlenwasserstoffgerüst der Monomere der Formel 1, 2 und 3 bildenden Reste R werden unter geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffresten R₁, gesättigten oder ungesättigten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffresten R₂, aromatischen oder heteroaromatischen Resten R₃ und den unter Formel 1 angegebenen Kombinationen dieser Reste R₁, R₂ und R₃ ausgewählt. Für die genauere Definition dieser Reste R₁ bis R₃ wird auf die weiter unten folgende Definition der gleichen Reste R₁ bis R₃ der Monomere der Formel 2 und der Formel 3 verwiesen. Die Kohlenstoffkette des Restes R kann durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen sein, wie durch Sauerstoff unter Bildung eines Ethers oder eines Polyoxyalkylens.
Der Rest R aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen wird bei der chemischen Umsetzung der erfindungsgemäßen energetischen Duroplaste oder Thermoplaste durch die oxidierenden Gruppen von A, wie die Nitrogruppe, die Nitramingruppe oder die Nitratgruppe, oxidiert. Für eine optimale Verbrennung oder Detonation des erfindungsgemäß verwendeten energetischen Duroplasten oder Thermoplasten stellt der Fachmann das Verhältnis der Anzahl der oxidierenden Gruppen A zu der Größe des Kohlenwasserstoffrests R (d. h. Anzahl der Kohlenstoffatome und der Wasserstoffatome) so ein, dass es bei der Redox-Reaktion zu einer möglichst vollständigen Umsetzung der Gruppen A mit dem Rest R kommt. Gleichermaßen kann für eine gegebene Anzahl energetischer Gruppen A in einem Monomer 1 über die Größe des Kohlenwasserstoffrests der Energieinhalt des Monomers und damit des resultierenden Polymers oder Polykondensats herunterreguliert werden.
Unter Gesamtzahl der freien Valenzen von R wird die Zahl der C-H-Bindungen des dem Monomer zu Grunde liegenden Kohlenwasserstoffs verstanden. Für Propan C₃H₈ beträgt beispielsweise die Zahl der freien Valenzen 8.
Zu den Monomeren der Formeln 2 und 3 gehören die Diamine, Triamine, Tetramine, Pentamine und Hexamine, die Diole, Triole, Tetrole, Pentole und Hexole, die Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren und Tetracarbonsäuren, gegebenenfalls noch höherwertige Amine, Alkohole und Carbonsäuren und die sich durch die Kombination dieser Alkohole und Amine ergebenden Aminoalkohole. Bei der Kondensation eines Diamins/Diols mit einer Dicarbonsäure werden lineare Polyamide/Polyester mit thermoplastischen Eigenschaften erhalten. Bei allen sonstigen Polykondensationen unter Beteiligung mindestens eines höherwertigen Amins (Triamin, Tetramin ...) oder höherwertigen Alkohols (Triols, Tetrols ...) oder einer höherwertigen Carbonsäure (Tricarbonsäure, ...) werden vernetzte Polyamide, Polyester oder Polyesteramide mit duroplastischen Eigenschaften erhalten. Derartige, durch die Reste A energetische duroplastische Polyamide, Polyester oder Polyesteramide sind auf Grund ihrer Vernetzung und der damit verbundenen mechanischen Stabilität besonders bevorzugt. Der Vernetzungsgrad und die mechanische Stabilität des energetischen duroplastischen Polykondensats wird über die Auswahl der Monomere der Formeln 2 und 3 in Bezug auf die Anzahl der Aminogruppen, der Hydroxygruppen und der Carboxygruppen gesteuert. Der Fachmann ist auf der Basis seines Fachwissens und einfacher Versuche ohne weiteres im Stande, die Carbonsäurederivate der Formel 2 und die Aminoderivate, Alkoholderivate und Aminoalkoholderivate der Formel 3 im Hinblick auf die Anzahl der Carboxygruppen, der Aminogruppen bzw. der Hydroxygruppen so auszuwählen, dass bei der Polykondensation ein energetisches duroplastisches Polykondensat mit den gewünschten Festigkeitswerten erzielt wird.
In den Monomeren der Formeln 2 und 3 hat der Rest R mehrere Funktionen: er bildet das Gerüst des Monomers, er trägt die energetischen Gruppen A und die für die Vernetzung erforderlichen Gruppen (COX) und Y (Amino oder Hydroxy) und er bildet den Molekül- und damit Polymerbestandteil, der bei der Verbrennung oder Detonation des energetischen Polymers oxidiert wird. Die Auswahl der Monomere der Formeln 2 und 3 und damit der Reste R durch den Fachmann basiert auf dem gewünschten Energieinhalt des Monomers (Verhältnis der Anzahl der oxidierenden Gruppen zur Anzahl der oxidierbaren Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome im Kohlenwasserstoffrest R), der Zugänglichkeit der Monomere durch Synthese und damit der Beschaffungskosten der Monomere und dem Einfluss der Gestalt der Monomere (langkettig, kurzkettig, verzweigt, aliphatisch, aromatisch) auf die Verteilung kristalliner und amorpher Bereiche im resultierenden energetischen Polykondensat und damit auf die mechanische Festigkeit und die Abbrandeigenschaften des energetischen Polykondensats und damit des erfindungsgemäßen Mantels.
Der Rest R kann ein geradkettiger oder verzweigter, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest R₁ sein. Ein Beispiel hierfür ist das verzweigte Diol der Formel 3 2-(Hydroxymethyl)-2-nitropropan-1,3-diol (Molekül Nr. 79), in dem R₁ von Isobutan abgeleitet ist. Der Rest R₁ kann zusätzlich ungesättigt sein, wodurch das mit diesem Monomer erzeugte Polykondensat einer radikalischen Nachpolymerisation zugänglich gemacht wird. Ein Beispiel hierfür ist das Diamin der Formel 3 1,4-Diamino-2,3-dinitrobuta-1,3-dien (Molekül Nr. 1). Wie bei diesen beiden Beispielmolekülen kann das Gerüst aus einem reinen Kohlenstoffgerüst bestehen. Das Kohlenstoffgerüst kann aber auch durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen sein. Ein Beispiel hierfür ist das Diol der Formel 3 Diethanolamin (Molekül Nr. 65), in dem die Kohlenstoffkette durch ein Stickstoffatom unterbrochen ist. Dieses Molekül weist keine oxidierenden Gruppen A auf und wird deshalb bei der Polykondensation mit Monomeren kombiniert, die oxidierende Gruppen A tragen.
Der Rest R kann außerdem ein cycloaliphatischer Kohlenwasserstoffrest R₂ sein, der gegebenenfalls durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochen ist, die unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt werden. Ein Beispiel hierfür ist das Triol der Formel 3 Cyclobutan-1,2,3-triol (Molekül Nr. 78). Dieses Molekül weist zwar keine energetischen Gruppen A auf, trägt aber durch sein gespanntes C₄-Ringsystem zum Energieinhalt des Monomers bei und kann darüber hinaus in einem energetischen Polyester mit energetischen Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren und Tetracarbonsäuren, die energetische Gruppen A tragen, kombiniert werden.
Eine besonders wichtige Untergruppe der Reste R bilden die aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest R₃. Ein Beispiel für ein aromatisches Monomer der Formel 2 ist das 1,3,5-Tricarboxy-2,4,6-trinitrobenzol (Molekül Nr. 123). Ein Beispiel für ein heteroaromatisches Monomer der Formel 3 ist das 3,5-Dinitropyrazin-2,6-diamin (Molekül Nr. 5).
Die Kohlenwasserstoffreste R₁, R₂ und R₃ können beliebig miteinander kombiniert werden. Ein Beispiel für eine Kombination aus einem Rest R₁ mit einem Rest R₃ ist das 1,2-Bis(3-aminotrinitroanilino)-ethan (Molekül Nr. 34), in dem zwei energetische aminogruppenhaltige Phenylreste über einen Ethandiaminrest miteinander verbunden sind. Ein Beispiel für eine Kombination aus zwei aromatischen Resten R₃ ist das 2,2',3,3',5,5',6,6'-Octanitro-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Molekül Nr. 32).
Die Monomere der Formel 3 können reine Aminoverbindungen, reine Hydroxyverbindungen oder Aminoalkohole darstellen und zwei oder mehr als zwei Aminogruppen und/oder Hydroxygruppen enthalten, woraus sich vielfältige Verknüpfungsmöglichkeiten für den Erhalt energetischer geradkettiger thermoplastischer oder duroplastischer Polyamide, Polyester oder Polyesteramide ergeben.
Eine Sonderstellung nehmen Monomere der Formeln 1 bis 3 ein, in denen der Kohlenstoffwasserstoffrest R aus einem unter Ringspannung stehenden Kohlenstoffring besteht, wie Cyclopropan, Cyclobutan, Cuban. Diese Moleküle liefern mit oder ohne oxidierende Substituenten A, wie Nitrogruppen, auf Grund ihrer Ringspannung einen Beitrag zum Energieinhalt des Polykondensats.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere können die an sich im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Überführung von Monomeren in Polymere eingesetzt werden. Im Einzelnen werden hier die Grenzflächenpolymerisation, die Lösungsmittelpolymerisation und die Schmelzpolymerisation angegeben.
Bei der Grenzflächenpolymerisation werden ein oder mehrere Monomere der Formel 2 in einem ersten Lösemittel gelöst und ein oder mehrere Monomere der Formel 3 in einem zweiten, mit dem ersten Lösemittel nicht mischbaren Lösemittel gelöst. Beispiele für derartige nicht mischbare Lösemittel sind Nitroethan und Wasser oder n-Hexan und Wasser. Die erste Lösung wird in einem Gefäß vorgelegt und vorsichtig mit der zweiten Lösung überschichtet. An der Grenzfläche der beiden miteinander nicht mischbaren Lösemittel findet die Grenzflächenpolymerisation der Monomere statt. Der entstehende Polymerfilm wird als dünner Polymerschlauch mit einer Pinzette herausgezogen und dann kontinuierlich, beispielsweise auf einen Glasstab, aufgewickelt. Anschließend wird das Polymer getrocknet. Das so erhaltene Polymer kann in Form von Fasern, Strängen oder Schnittstücken zu dem Mantel weiterverarbeitet werden.
Bei der Lösungsmittelpolymerisation wird ein erstes Monomer in einem Lösemittel gelöst und ein damit reaktionsfähiges zweites Monomer im gleichen Lösemittel oder einem anderen damit mischbaren Lösemittel gelöst, wobei zu der zweite Lösung ein Polymerisationskatalysator, beispielsweise ein saurer Katalysator, gegeben wird. Beide Lösungen werden unter kräftigem Rühren miteinander vermischt. Die erhaltene Lösung wird anschließend unter leichtem Sieden unter Rückfluss gehalten. Zur Gleichgewichtsverschiebung kann das bei einer Polykondensation entstehende Wasser mit einem Trocknungsmittel entfernt werden. Bei der Umsetzung fällt das Polymer als pulverförmiger oder granulatförmiger Feststoff an, der abfiltriert, gewaschen und getrocknet wird. Das erhaltene Pulver oder Granulat wird zum erfindungsgemäßen Mantel weiterverarbeitet.
Bei der Schmelzpolymerisation werden feste Monomere der Formel 1 oder feste Monomere der Formeln 2 und 3 im stöchiometrisch erforderlichen Verhältnis gemischt und erhitzt, um die Polymerisation oder die Polykondensation hervorzurufen. Es wird lösemittelfrei gearbeitet. Das bei einer Polykondensation entstehende Nebenprodukt (Wasserdampf, Chlorwasserstoff) wird abgeführt, und das Produkt fällt unmittelbar oder nach dem Abkühlen als Feststoff an. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen energetischen thermoplastischen oder duroplastischen Polymere werden die Monomere einem Schneckenextruder zugeführt. Die energetischen Monomere müssen hierfür so ausgewählt werden, dass es einen Temperaturbereich gibt, in dem das Monomerengemisch geschmolzen vorliegt, ohne dass die Zersetzungstemperatur des Monomers mit der niedrigsten Zersetzungstemperatur überschritten wird. In der Schnecke setzt die Polymerisation oder Polykondensation ein. Das flüssige Material wird am Ende der Schnecke in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des erfindungsgemäßen Mantels oder eines Teiles davon gespritzt. Die Polymerisation kann für einen Thermoplasten vollständig in der Schnecke erfolgen, da der Thermoplast im geschmolzenen Zustand verbleibt und dann in das Formwerkzeug gespritzt werden kann. Für duroplastische Materialien muss der Prozess hinsichtlich Temperatur und Verweilzeit in der Schnecke so geführt werden, dass das Material in der Schnecke seine Fließfähigkeit, Förderfähigkeit und Eignung für eine Extrusion in das Formwerkzeug behält, und dass die vollständige Polymerisation oder Polykondensation zum Duroplasten erst im Formwerkzeug erfolgt. Für die Herstellung von Probekörpern zur Materialprüfung kann die Schmelzpolymerisation in einem einfach geformten Behältnis, wie einem Becherglas, durchgeführt werden.
Bei der Grenzflächenpolymerisation und der Lösungsmittelpolymerisation fallen die Thermoplaste oder Duroplaste in Form von Fasern, Strängen, Schnittstücken, Pulvern oder Granulaten an. Thermoplaste können auf Grund ihrer Schmelzbarkeit durch alle Umformungsverfahren zu den erfindungsgemäßen Mänteln weiterverarbeitet werden, die dem Fachmann an sich bekannt sind.
Hierzu gehört unter anderem die formgebende Bearbeitung durch ein Extrusionsverfahren. Als Alternative für Thermoplaste, insbesondere aber die nicht mehr schmelzbaren Duroplaste bieten sich die nachfolgend beschriebenen Verfahren.
Bei einem ersten Verfahren werden die Polymerfasern (auch als Stränge oder Schnittstücke), Polymerpulver oder Polymergranulate analog zur Verarbeitung von Glasfasern zu GFK zu Verbundwerkstoffen weiterverarbeitet. Die Fasern, Stränge, Schnittstücke bzw. das Pulver oder Granulat des energetischen Polymers werden mit einem härtbaren Harz, wie einer Epoxidharzmischung (z.B. Bisphenol A + Epichlorhydrin) oder einer ungesättigten Polyester-Formmasse (z.B. 1,2-Propylenglycol + Maleinsäure), vermengt, dessen Eigenschaften auf das Polymer abgestimmt sind. Bei der Härtung des Harzes darf die Zersetzungstemperatur des energetischen Polymers nicht überschritten werden darf. Die Reaktionstemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 0 bis 200 °C. Das einzubettende Polymer kann in der Mantelform vorgelegt und mit dem Harz getränkt werden, oder es kann bei entsprechendem Zerteilungsgrad in das Harz eingemischt werden, das anschließend in ein Formwerkzeug mit der Mantelform eingefüllt wird. Bei der Härtung in einem Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels oder eines Teils des Mantels entsteht der feste energetische Verbundwerkstoff. Der Mantel weist wie gewöhnliche GFK beispielsweise einen Faseranteil von etwa 60 % auf, was ausreichend ist für die detonative Umsetzung eines RSM-Bauteils. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der hohen Zug-, Bruch- und Schlagfestigkeit des resultierenden RSM-Bauteils und der geringen thermischen Belastung des energetischen Polymers beim Aushärten im Formwerkzeug. Das Produkt aus dem weiter unten folgenden Ausführungsbeispiel 1 kann nach diesem Verfahren verarbeitet werden.
Bei einem zweiten Verfahren werden die Polymerfasern, Polymerpulver oder Polymergranulate durch Polymerblending in die gewünschte Form überführt. Hierfür wird ein nicht schmelzbares energetisches duroplastisches Polymer oder höher schmelzendes energetisches thermoplastisches Polymer in der Schmelze eines Thermoplasten dispergiert. Der die Matrix bildende Thermoplast (z.B. eine PF-Formmasse aus Phenol und Formaldehyd) muss hierbei eine Schmelztemperatur unter der Zersetzungstemperatur des einzubettenden energetischen Duroplasten oder Thermoplasten aufweisen. Besonders vorteilhaft wird ein energetischer, insensitiver Thermoplast verwendet, der die Leistung nicht herabsetzt. Die Schmelze des Thermoplasten mit dem darin dispergierten energetischen polymeren Partikeln wird beispielsweise im Spritzgussverfahren mit herkömmlichen Maschinen gemäß dem Stand der Technik in die gewünschte Mantelform gebracht. Durch die Vielzahl zur Verfügung stehender energetischer Duroplaste und energetischer oder nicht energetischer Thermoplaste kann ein große Bandbreite von Polymerblends erzeugt werden. Über das Mischungsverhältnis von Thermoplast und Duroplast und deren spezifischen Energiegehalt können die Detonationsparameter des RSM variiert werden.
Erfindungsgemäß können bei der Polykondensation der energetischen Monomere gemäß den Formeln 1, 2 und 3 auch ungesättigte energetische Polymere entstehen, wenn Monomere eingesetzt werden, deren Rest R einfach oder mehrfach ungesättigt ist. Derartige ungesättigte energetische Polymere können radikalisch zu höher vernetzten energetischen Duroplasten nachpolymerisiert werden. Bei einem ersten Verfahren wird das ungesättigte Polymer in einem nicht reaktiven Lösemittel gelöst und erwärmt, wonach ein Radikalstarter zugegeben wird. Das duroplastische Polymer fällt aus der Lösung aus und kann nach den oben beschriebenen Verfahren zu dem Mantel weiterverarbeitet werden. Bei einem zweiten Verfahren wird zusätzlich ein Quervernetzer wie Nitrostyrol zu der Lösung gegeben. Ein derartiger Quervernetzer wirkt als Abstandshalter zwischen den Polymerketten, erleichtert somit die Vernetzungsreaktion und führt selbst wie im Fall von Nitrostyrol durch die Nitrogruppe einen energetischen Quervernetzer in das fertige Polymer ein. Das erhaltene Polymer kann ebenfalls wie weiter oben beschrieben zu einem erfindungsgemäßen Mantel weiterverarbeitet werden. Bei einem dritten Verfahren wird das lineare ungesättigte Polymer in ein reaktives Lösemittel, wie Nitrostyrol, Nitroethen oder Nitropropen, gegeben. Zu der Lösung wird ein Radikalstarter, wie Dibenzoylperoxid oder Azobisisobutyronitril, gegeben. Der Radikalstarter wird hierfür so ausgewählt, dass er sich bereits unterhalb der Siedetemperatur des reaktiven Lösemittels zersetzt. Die Reaktion wird oberhalb der Temperatur, bei der sich der Radikalstarter zersetzt, und unterhalb der Siedetemperatur des reaktiven Lösemittels durchgeführt. Diese Reaktion muss, da bei ihr eine dreidimensional vernetzte Struktur aus dem energetischen linearen Polymer und dem quervernetzenden Lösemittel entsteht, im Formwerkzeug durchgeführt. Die Reaktionswärme muss durch eine äußere Kühlung abgeführt werden, um ein Aufheizen des energetischen Polymers auf eine kritische Temperatur zu verhindern.
Durch den Einsatz der Monomere 1, 2 und 3 und die frei wählbare Anzahl bei einer Polykondensation reaktiven Carboxygruppen, Aminogruppen und Hydroxygruppen kann eine Vielzahl von energetischen Polymeren mit variierenden mechanischen Eigenschaften und Explosivstoffeigenschaften erhalten werden. Hierzu zählen erfindungsgemäß unter anderem die geradkettiges thermoplastisches Polyamide aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 1 ist, die geradkettigen thermoplastischen Polyester aus einem oder mehreren Monomer der Formel 1, die geradkettigen thermoplastischen Polyesteramid aus mindestens zwei Monomeren der Formel 1, die vernetzten duroplastisches Polyamide, Polyester und Polyesteramid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 1, die geradkettigen thermoplastisches Polyamide, Polyester und Polyesteramide aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 2 und einem oder mehreren Monomeren der Formel 3, die vernetzten duroplastischen Polyamide, Polyester und Polyesteramid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 2 und einem oder mehreren Monomeren der Formel 3, wobei die Monomere der Formeln 2 und 3 unter Diaminen, Triaminen, Tetraminen, Pentaminen und Hexaminen, Diolen, Triolen, Tetrolen, Pentolen und Hexolen, Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren, Tetracarbonsäuren und Hexacarbonsäuren ausgewählt werden.
Bei all diesen Polymeren kann der Rest R eine oder mehrere Doppelbindungen oder ggf. auch Dreifachbindungen enthalten, die eine radikalische Nachpolymerisation unter Vernetzung oder Verstärkung der Vernetzung ermöglichen. Die Verwendung von Resten R mit Doppelbindungen stellt insbesondere in den Fällen eine vorteilhafte Option dar, in denen bei der Polykondensation der Monomere 1, 2 und 3 ein geradkettiges thermoplastisches Polymer entsteht.

Im Folgenden werden besonders bevorzugte Diamine, Triamine, Tetramine, und Pentamine, Diole, Triole, Tetrole, Pentole und Hexole, Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren, Tetracarbonsäuren und deren Derivate in tabellarischer Form aufgeführt. Die mittlere Spalte zeigt die Strukturformeln, die rechte Spalte enthält die chemische Bezeichnung des Stoffs und/oder geläufige Trivialnamen, Einzelheiten zu den Strukturformeln und soweit verfügbar Literaturhinweise und Angaben zu Lieferanten: Tabelle 1

Nr.	Diamine	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
1		1,4-Diamino-2,3-dinitrobuta-1,3-dien (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂
2		1,2,5-Oxadiazol-3,4-diamin; (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NO₂)₂ (Aberjona Laboratories Inc.; AKos Consulting and Solutions Deutschland GmbH)
3		trans-Diaminoglyoxim (A)_b = (NOH)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (Aurora Fine Chemicals LLC; FCH Group)
4		3,5-Diamino-2,4,6-trinitrotoluol (A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemCollect GmbH; Select Lab Chemicals)
5		3,5-Dinitropyrazin-2,6-diamin (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂
6		3,3'-Azo-bis(6-amino-1,2,4,5-tetrazin (DAAT) (A)_b = (N=N); (Y)_d = (NH₂)₂ (J. Kerth; S. Lobbecke; „Propellants, Explosives, Pyrotechnics (2002), 27 (3), 111-118)
7		3,6-Dihydrazinyl-1,2,4,5-tetrazin (Y)_d = (NH₂)₂ (FCH Group)
8		1,1-Diamino-2-nitroethen (A)_b = (NO₂); (Y)_d = (NH₂)₂ (FCH Group ; American Custom Chemicals Corp.)
9		trans-1,2-Bis(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)-ethen (A)_b = (NO₂)₆; (Y)_d = (NH₂)₂ (M. Szala; A. Jonczyk; W. Skupinski; Central European Journal of Energetic Materials (2005), 2 (2), 15-27.)
10		1,3-Diaminopropan-2-ol (Y)_d = (OH)(NH₂)₂ (Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Acros Organics)
11		1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2,2-diaminopropan (Y)_d = (NH₂)₂ (ABI Chem ; Aurora Fine Chemicals LLC)
12		Ethan-1,2-diamin (Y)_d = (NH₂)₂ (Sigma-Aldrich ; Acros Organics)
13		1,4-Diamino-3,6-dinitropyrazolo(4,3-c; (LLM-119) (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (Z.. Jalovy; P. Vavra; Scientific Papers of the University of Pardubice, Series A: Faculty of Chemical Technology (2004), Vol. Date 2003, 9, 187-196)
14		1H-4-Nitro-3,5-diaminopyrazol (A)_b = (NO₂); (Y)_d = (NH₂)₂ (Ryan Scientific Inc.; Olymchemical Ltd.)
15		1,2-Diaminoglyoxim; Ethandiimidoyldichlorid (A)_b = (NOH)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. ;Otava Stock Chemicals)
16		3,3'-Diamino-4,4'-azofurazan (A)_b = (N=N); (Y)_d = (NH₂)₂ Aurora Fine Chemicals LLC; Sigma-Aldrich
17		3,3'-Diamino-4,4'-furazan (Y)_d = (NH₂)₂ (Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. ; FCH Group)
18		4,6-Bis(3-amino-5-nitro-1H-1,2,4-triazol-1-yl)-5-nitropyrimidin (A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₂ (Select Lab Chemicals)
19		3,5-Diamino-1,2,4-triazol (Y)_d = (NH₂)₂ (TCI Europe ; Sigma-Aldrich ; Alchem Pharmtech Inc.)
20		1,1'-(1,2,4,5-tetrazine-3,6-diyl)bis-[3-nitro-1H-1,2,4-triazol-5-amine] (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (K. Y. Lee; C. B. Storm; M. A. Hiskey, M. D. Coburn; Journal of Energetic Materials (1991), 9 (5), 415-28)
21		2,4,6-Trinitro-5-(3-nitro-1H-1,2,4-triazol-1-yl)-benzol-1,3-diamin (A)_b = (NO₂)₄; (Y)_d = (NH₂)₂ (F. Laval; P. Vignane; EP-A-320368)
22		1,5-Diaminotetrazol (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemDiv Inc ; Fluorochem Ltd.; AKos Consulting and Solutions Deutschland GmbH)
23		1,2,4,5-Tetrazin-3,6-diamine (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemDiv Inc; Aurora Fine Chemicals LLC)
24		3,5-Dinitropyridin-2,6-diamin (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemDiv Inc ; Aurora Fine Chemicals LLC ; Aalen Chemical Co. Ltd).
25		2,2',4,4',6,6'-Hexanitro-[1,1'-biphenyl]-3,3'-diamin (A)_b = (NO₂)₆; (Y)_d = (NH₂)₂ (ABI Chem.; Select Lab Chemicals GmbH)
26		Nitroguanidin (A)_b = (NO₂); (Y)_d = (NH₂)₂ (TCI Europe Fine Chemicals; Sigma-Aldrich)
27		N-(2-[(Aminocarbonyl)amino]-ethyl)harnstoff (Y)_d = (NH₂)₂ (Alichem LLC; APAC Pharmaceutical LLC; Sigma-Aldrich)
28		Harnstoff (Y)_d = (NH₂)₂ (Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Acros Organics)
29		1,1-bis(Aminomethyl)-cyclopropan (Y)_d = (NH₂)₂ (FCH Group)
30		2,4-Diamino-1,3,5-trinitrobenzol (A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemCollect GmbH; Select Lab Chemicals GmbH)
31		Naphthalin-2,6-diamin (Y)_d = (NH₂)₂ (Manchester Organics Ltd.; HE Chemical Co. Ltd.)
32		2,2',3,3',5,5',6,6'-Octanitro[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine]/CL-12 (A)_b = (NO₂)₈; (Y)_d =(NH₂)₂ ( US-A-4935544 )
33		1,4-Diaminobenzol (Y)_d = (NH₂)₂ (TCI Europe Fine Chemicals; ABCR GmbH KG)
34		1,2-Bis(3-aminotrinitroanilino)-ethan (A)_b = (NO₂)₆; (Y)_d = (NH₂)₂ (SelectLab Chemicals GmbH)
35		3,3'-Diamino-2,2',4,4',6,6'-hexa-nitrodiphenylamin (A)_b = (NO₂)₆; (Y)_d = (NH₂)₂ (SelectLab Chemicals GmbH)
36		1,3-Bis[(3-amino-2,4,6-trinitro-phenyl)amino]-2,4,6-trinitrobenzen (A)_b = (NO₂)₉; (Y)_d =(NH₂)₂ (SelectLab Chemicals GmbH)
37		Diaminocyclobutan (A)_b = Cyclobutylen; (Y)_d = (NH₂)₂ (FHC Group)
38		Diaminocuban (Y)_d = (NH₂)₂ (Agrawal - Organic Chemistry of Explosives; S.21 / 68)
39		3,3,6,6-Tetranitrooctan-1,6-diamin (A)_b = (NO₂)₄; (Y)_d = (NH₂)₂ (H. Feuer, G. Leston; R. Miller; A. T. Nielsen; Journal of Organic Chemistry (1963), 28, 339-44).
40		Hydrazin (Y)_d = (NH₂)₂ (Sigma-Aldrich; Acros Organics; Angel Chemicals)
41		1,1-Diamino-2,2-dinitroethen (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (NH₂)₂ (ChemDiv Inc; Trylead Chemical Technology Co. Ltd ; SelectLab Chemicals GmbH)
42		Guanidin (A)_b = (NH); (Y)_d = (NH₂)₂

Tabelle 2

Nr.	Triamine	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
43		2,3,6-Trinitrohexa-1,3,5-trien-1,4,5-triamin
43		(A)_b = (NO₂)₃, (Y)_d = (NH₂)₃
44		1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₃
		(Ryan Scientific Inc.; SelectLab Chemicals GmbH)
45		1,3,5-Triamino-2,4-dinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d =(NH₂)₂
		(W. Borsche, W.; W. Trautner; Justus Liebigs Annalen der Chemie (1926), 447, 1-18)
46		Melamin
		(Y)_d = (NH₂)₃
		(Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Alz-Chem Trostberg GmbH)
47		1,1,1-Triamino-2,2,2-trinitroethan
47		(A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₃
48		2,4,6-triamino-8-nitrochinazolin
		(A)_b = (NO₂); (Y)_d = (NH₂)₃
		(Aces Pharma Inc.)
49		1,2,3-Triaminoguanidin
		(Y)_d = (NH₂)₃
		(Aurora Fine Chemicals LLC; Innovapharm Ltd.)

Tabelle 3

Nr.	Tetramine - Pentamine	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
50		Hexa-1,3,5-trien-1,1,6,6-tetramin (Y)_d = (NH₂)₄
51		1,2,3,4-Cyclobutantetramin (Y)_d = (NH₂)₄ (FCH Group)
52		Tetraaminomethan (Y)_d = (NH₂)₄ (G. Barnett; K. D. Drakeley, GB 1055637 )
53		Pyrazin-2,3,5,6-tetramin (Y)_d = (NH₂)₄ (Aces Pharma Inc. ; FCH Group)
54		1,1,2,2-Tetraaminoethen (Y)_d = (NH₂)₄ (FCH Group)
55		Tetraaminomethan (Y)_d = (NH₂)₄
56		5,5'-Azobis-[1,3-diamino-2,4,6-trinitro]-benzol (A)_b = (NO₂)₆ (Y)_d = (NH₂)₄ (C. Zhang; Y. Shu; X. Zhao; H. Dong; X. Wang) Journal of Molecular Structure: THEOCHEM (2005), 728 (1-3), 129-134)
57		2,2',4,4',6,6'-Hexanitrobiphenyl-3,3',5,5'-tetramin (A)_b = (NO₂)₆; (Y)_d = (NH₂)₄ (Agrawal - Organic Chemistry of Explosives S. 178 / 156.) A.J. Bell et al.: 2,2',4,4',6,6'-Hexanitrobiphenyl-3,3',5,5'-tetramine / Aust. J. Chem., 1987, 40, 175-186
58		2,5,6-Trinitroocta-1,3,5,7-tetraen-1,3,4,7,8-pentamin (A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (NH₂)₅

Tabelle 4

Nr.	Diole	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
59		1,2-Diaminoglyoxim (Y)_d = (OH)₂ (Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc.)
60		2,2-Dinitropropan-1,3-diol (A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (OH)₂ (Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. M; TimTec Compund Collection)
61		1,3-Diformyl-4,5-dihydroxyimidazolidin
		(Y)_d = (OH)₂
		(Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. M; TimTec Compund Collection)
62		1,4-Diformyl-2,3-dihydroxypiperazin
		(Y)_d = (OH)₂
		(Automax Chemicals Co. Ltd.; Shanghai Chemhere Co. Ltd.)
63		1,2-Diaminoglyoxim
		(Y)_d = (NH₂)₂(OH)₂
		(Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. ; Otava Stock Chemicals)
64		2,3-(Hydroxyimino)-piperazin
		(Y)_d = (OH)₂
		(Agrawal - Organic Chemistry of Explosives -S.301 / 49)
65		Diethanolamin
		(Y)_d = (NHR)(OH)₂
		(TCI Europe Fine Chemicals ; Acros Organics)
66		N1,N2-Bis-(2-hydroxyethyl)-ethandiamid
		(Y)_d = (OH)₂
		(Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Atomole Scientific Co.)
67		N1,N2-bis-(2-hydroxyethyl)-N1,N2-dinitroethandiamid
		(A)_b = (NNO₂)₂; (Y)_d = (OH)₂
		(R. S. Stuart; G. F. Wright; Canadian Journal of Research, Section B: Chemical Sciences (1948), 26B, 401-14)
68		Butan-1,2-diol
		(Y)_d = (OH)₂
		(Sigma-Aldrich ; ABCR GmbH KG; TCI Fine Chemicals Europe)
69		Mononitroglycerin
		(A)_b = (ONO₂); (Y)_d = (OH)₂
		(3B Scientific Corporation; Amfinecom Inc.)
70		2,2,5,5-Dimethyl-3,4-dihydroperoxy-1,6-dioxahexan-1,6-diol
		(Y)_d = (OH)₂
		( US 3288861 )
71		Cuban-1,4-diol
		(Y)_d = (OH)₂
		(Agrawal - Organic Chemistry of Explosives - S.112 / 98)
72		1,3-Dihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (OH)₂
		(3B Scientific Corporation; Amfinecom Inc.)
73		1,3-Dihydroxy-2,4-dinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (OH)₂
		(Finechemie Group-Xinchang; Aurora Fine Chemicals LLC)
74		3,5-(Hydroxyimino)-bicycloheptan
		(Y)_d = (OH)₂
		(G. A. Olah; P. Ramaiah; G. K. Prakash, G. K. Surya; R. Gilardi; Journal of Organic Chemistry (1993), 58 (3), 763-5.
75		2,6-(Hydroxyimino)-adamantan
		(Y)_d = (OH)₂
		(Aurora Fine Chemicals LLC)
76		2,4-Dinitropentan-1,5-diol
		(A)_b = (NO₂)₂; (Y)_d = (OH)₂
		(B. V. Gidaspov; M. D. Boldyrev; I. V. Troitskaya); U.S.S.R. (1973), SU 379557 A1 19730420 .
77		2,2,4,4-Tetranitropentan-1,5-diol
		(A)_b = (NO₂)₄; (Y)_d = (OH)₂
		( US 3041382 )

Tabelle 5

Nr.	Triole	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
78		Cyclobutan-1,2,3-triol
		(Y)_d = (OH)₃
		( JP 55027318 A 19800227 )
79		2-(Hydroxymethyl)-2-nitropropan-1,3-diol
		(A)_b = (NO₂); (Y)_d = (OH)₃
		(Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; TCI America Fine Chemicals)
80		2-Aminopropan-1,2,3-triol
		(Y)_d = (NH₂)(OH)₃
		(FCH Group)
81		Propan-1,2,3-triol
		(Y)_d = (OH)₃
		(Sigma-Aldrich ; Absolute Standards Inc.)
82		2-Ethyl-2-(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol
		(Y)_d = (OH)₃
		(Sigma-Aldrich; Alfa Aesar; TCI America.)
83		2-[(Acetoxy)methyl]-2-(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol
		(Y)_d = (OH)₃
		(Sigma-Aldrich ; Aurora Fine Chemicals LLC)
84		Phloroglucinol; 1,3,5-Trihydroxybenzol
		(Y)_d = (OH)₃
		(Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Acros Organics)
85		1,3,5- Trihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (OH)₃
		(9W Pharmaceutical Technology Co. Ltd.)
86		1,3,5-(Trihydroxyamino)-benzol
		(Y)_d = (OH)₃
		(By Fujii, Shigetada; R. Inaba; Denki Kagakuoyobi Kogyo Butsuri Kagaku (1985), 53 (5), 333-5)
87		1,3,5-(Trihydroxyamino)-2,4,6-trinitrobenzol
		(A)_b = (NO₂)₃; (Y)_d = (OH)₃
		(Agrawal - Organic Chemistry of Explosives - S. 157 / 86)

Tabelle 6

Nr.	Tetrole, Pentole, Hexole	Formel 3 (Hersteller, Literatur)
88		1,3,4,6-Tetrahydroxy-2,2,5,5-tetranitrohexan
88		(A)_b = (NO₂)₄; (Y)_d = (OH)₄
89		2,2-Bis(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol; Pentaerythritol
		(Y)_d = (OH)₄
		TCI Europe Fine Chemicals; ABCR GmbH KG
90		2,2,5,5-tetrahydroxycyclopropan-1-on
		(Y)_d = (OH)₄
		(FCH Group)
91		2,5,7,10-Tetraoxim
		(Y)_d = (OH)₄
		(T. G. Archibald; L. C. Garver; K. Baum; M. C. Cohen; Journal of Organic Chemistry (1989), 54 (12), 2869-73.
92		2,3,4,5-(Hydroxymethyl)-cyclopentan-1-ol
		(Y)_d = (OH)₅
		(L. M. Tolbert; J. C. Gregory; C. P. Brock; Journal of Organic Chemistry (1985), 50 (4), 548
93		6,6-Di(hydroxymethan)-4,8-dioxaundecan-1,2,10,11-tetrol
		(Y)_d = (OH)₆
		(Agrawal - Organic Chemistry of Explosives - S.109 / 72)
94		Mannitol
		(Y)_d = (OH)₆
		(Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; AK Scientific Inc.)

Tabelle 7

Nr.	Dicarbonsäurederivate	Formel 2 (Hersteller, Literatur)
95		4,4-Dinitroheptanoyldichlorid
		(COX)_a = (COCl)₂; (A)_b = (NO₂)₂
		( US 3000936 )
96		1,3-Dicarboxy-2,4,6-trinitrobenzol
		(COX)_a = (COOH)₂; (A)_b = (NO₂)₃
		(Aurora Fine Chemicals LLC; Ryan Scientific Inc. M; TimTec Compund Collection)
97		1,2,5-Oxadiazol-3,4-dicarbonylchlorid
		(COX)_a = (COCl)₂
		( US 4018748 A )
98		4,4,6,6,8,8-Hexanitroundecanoyldichlorid
		(COX)_a = (COCl)₂; (A)_b = (NO₂)₆
		( US 3000936 )
99		4,4,6,8,8-pentanitroundecanoyldichlorid
		(COX)_a = (COCl)₂; (A)_b = (NO₂)₅
		( US 3000936 19610919 )
100		4,4,7,7-Tetranitrodecandisäure
		Formel 2: (COX)_a = (COOH)₂; (A)_f = (NO₂)₄
		( US 2990411 19610 627 )
101		1,3-Dicarboxy-1(9)-homocuban
		(COX)_a = (COOH)₂;
		(Agrawal - Organic Chemistry of Explosives - S.78 / 86b)
102		Ethandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Alfa Aesar ; Sigma-Aldrich
103		Propandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		ABCR GmbH KG; Alfa Aesar
104		Butandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		ABI Chem; BOC Sciences
105		Pentandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Sigma-Aldrich ; Alfa Aesar ;TCI America
106		Hexandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Sigma-Aldrich ; Alfa Aesar; TCI America
107		Heptandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Sigma-Aldrich ; Alfa Aesar; TCI America
108		Octandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Acros Organics; Amfinecom Inc.; Sigma-Aldrich
109		Nonandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Acros Organics ; ABCR GmbH KG; AK Scientific Inc.
110		Decandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		TCI Europe Fine Chemicals ; Acros Organics ; Angel Chemicals
111		Undecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Sigma-Aldrich ; ABCR GmbH KG; TCI Fine Chemicals Europe
112		Dodecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Acros Organics; Sigma Aldrich; Alfa Aesar
113		Tridecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Sigma-Aldrich ; APAC Pharmaceutical LLC
114		Tetradecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		AK Scientific Inc.; Sigma Aldrich; ABCR GmbH KG
115		Pentadecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		TCI Europe Fine Chemicals ; ABCR GmbH KG ; ABI Chem
116		Hexadecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Alfa Aesar; Sigma-Aldrich; Ark Pharm Inc.
117		Heptadecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		TCI Europe Fine Chemicals ; ABCR GmbH KG
118		Octadecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		TCI Fine Chemicals ; ABCR GmbH KG ; Dr. Ehrenstorfer GmbH
119		Nonadecandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		AHH Chemical Co. Ltd ; ABCR GmbH KG; TCI Europe Ltd.
120		n-Eicosandisäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		TCI Europe Fine Chemicals ; Alfa Aesar; Fluorochem Ltd.
121		1,4-Benzoldicarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		ABCR GmbH KG ; Alfa Aesar; Acros Organics
122		1,2-Benzoldicarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₂
		Alfa Aesar; ABCR GmbH

Tabelle 8

Nr.	Tricarbonsäurederivate	Formel 2 (Hersteller, Literatur)
123		1,3,5-Tricarboxy-2,4,6-trinitrobenzol
		(COX)_a = (COOH)₃; (A)_b = (NO₂)₃
		( US 3553253 A )
124		1,3,5-Tris-(chlorocarbonyl)-2,4,6-trinitrobenzol
		(COX)_a = (COCl)₃; (A)_b = (NO₂)₃
		( US 3553253 A )
125		1,2,3-Tris-(chlorocarbonyl)-cyclopropan
125		(COX)_a = (COCl)₃
126		1,2,3-Tricarboxycyclopropan
		(COX)_a = (COOH)₃
		(American Custom Chemicals Corp. Catalog; CHESS Fine Organics; Fluorochem Ltd.)
127		Methantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(APAC Pharmaceutical LLC; Aurora Fine Chemicals LLC)
128		1,1,2-Ethantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(Best Pharma Tech Inc.; Otava Catalog)
129		1,2,3-Propantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(TCI Europe Fine Chemicals ; Sigma-Aldrich)
130		1,2,4-Butantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(Sigma-Aldrich ; Ark Pharm Inc ; Amfinecom Inc.)
131		1,3,5-Pentantricarbonsäure ABCR GmbH KG ; Amfinecom Inc
131		(COX)_a = (COOH)₃
132		1,3,6-Hexantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(Aurora Fine Chemicals LLC; Rare Chemicals GmbH)
133		1,4,7-Heptantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(J. W. Roberts; J. Di Pietro; BE 659023 1 9650725 .)
134		1,4,8-Octantricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃
		(G. Singh; G. V. Nair; K. P. Agrawal; S. S. Saksena; K. Singh, Journal of Scientific & Industrial Research (1958), 17B, 423-32.)
135		2-Hydroxypropan-1,2,3-tricarbonsäure
		(COX)_a = (COOH)₃; Y = OH
		(ABCR GmbH KG; Alfa Aesar; Acros Organics)

Tabelle 9

Nr.	Tetracarbonsäurederivate	Formel 2 (Hersteller, Literatur)
136		3,3-Bis(carboxymethyl)-pentandisäure
		(COX)_a = (COOH)₄
		(ABI Chem Stock)
137		1,2,3,4-Tetra-(chlorocarbonyl)-cyclobutan
		(COX)_a = (COCl)₄;
		( EP-A-527348 )

Die obigen Tabellen 1 bis 9 enthalten energetische und nicht energetische Monomere. Erfindungsgemäß können die erfindungsgemäßen Polykondensate ausschließlich aus energetischen Monomeren oder aus energetischen Monomeren in Kombination mit nicht energetischen Monomeren bestehen. Der Vorteil von Polykondensaten ausschließlich aus energetischen Monomeren besteht in ihrem hohen Energieinhalt. Der Vorteil von Polykondensaten aus energetischen und nicht energetischen Monomeren besteht darin, dass mit Hilfe der nicht energetischen Monomeren und ihrem Mengenanteil im fertigen Polykondensat der Energieinhalt des Polykondensats gezielt eingestellt werden kann. Beispielsweise kann der Energieinhalt der Polykondensate durch den Einsatz der nicht energetischen Dicarbonsäuren und der nicht energetischen Tricarbonsäuren mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen der Energieinhalt der fertigen Polykondensate gezielt über die Anzahl der Kohlenstoffatome gesenkt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Dicarbonsäuren mit 20 Kohlenstoffatomen eine Obergrenze darstellt, oberhalb derer der Energiegehalt der Polykondensate nachteilig verringert wird. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes der nicht energetischen Monomere besteht in vielen Fällen darin, dass die nicht energetischen Monomere zu geringeren Kosten hergestellt werden können und somit die Gesamtkosten für die Herstellung der energetischen Polykondensate für den erfindungsgemäßen Mantel gesenkt werden können, was insbesondere für die Massenproduktion vorteilhaft ist.
Ganz besonders bevorzugte Monomere für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polykondensate sind die im Folgenden aufgezählten Amine, Alkohole und Carbonsäuren und ihre Derivate:

- Amine: Harnstoff, Melamin, 3,6-diamino-1,2,4,5-tetrazin, 3,3'-diamino-2,2',4,4',6,6'-hexanitrodiphenylamin, 3,3-Azo-bis(6-amino-1,2,4,5-tetrazin (DAAT), 5,5'-Azobis(4-amino-1,2,5-oxadiazol), 1,3-Bis[(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)amino]-2,4,6-trinitrobenzen, 1,1-diamino-2,2-didinitroethen (FOX-7), 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzol (DATB), 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzol (TATB), 1,5-diaminotetrazol, 2,2',4,4',6,6'-hexanitrobiphenyl-3,3',5,5'-tetramin
- Alkohole: 1,3,5-trihydroxybenzol (Phloroglucinol),2-bis(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol (Pentaerythrit), 1,2,3-propantriol (Glycerin), 1,3,5-trihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3-dihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3-dihydroxy-2,4,dinitrobenzol, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecan-1,1 1-diol, 2,2-dinitropropandiol, 2,2,4,4-tetranitro-1,5-pentandiol, 1,3-dinitro-4,5-Di-(N-Nitro-N-hydroxymethylamino)imidazolidin
- Carbonsäuren und Carbonsäurederivate: 2-Hydroxy-1,2,3-propantrisäure (Citronensäure), Butandisäure, Terephtalsäuredichlorid, Maleinsäure, Hexendisäure, Prop-1-en-1,2,3-tricarbonsäure, 1,2,3-propantricarbonsäure, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecanoyldichlorid, 1,2,3-cyclopropantrisäure, 1,2,3-cyclopropantrisäurechlorid, 1,3,5-tris-(chlorocarbonyl)-2,4,6-trinitrobenzol, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecanolychlorid.

Die aus diesen Monomeren hergestellten Polykondensate haben eine gute Sauerstoffbilanz, eine niedrige Schlagsensitivität sowie hohe thermische Stabilität. Die ungesättigten Verbindungen aus dieser Liste eignen sich für eine radikalische Nachpolymerisation. Des Weiteren sind in der obigen Liste kommerziell erhältliche, preisgünstige nicht energetische Monomere enthalten, mit deren Hilfe sich der Energieinhalt des resultierenden Polykondensats gezielt steuern lässt. Weiterhin hat eine Vielzahl dieser Monomere eine Schmelztemperatur, die besonders vorteilhaft ist für eine Verarbeitung durch Schmelzpolymerisation.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Verringerung des energetischen Anteils im erfindungsgemäßen RSM besteht darin, die energetischen duroplastischen Polymere und/oder die energetischen thermoplastischen Polymere in einem Gemisch mit nicht energetischen duroplastischen Polymeren und/oder nicht energetischen thermoplastischen Polymeren zu verwenden. Durch diese Maßnahme können die gleichen Vorteile wie durch die Verwendung nicht energetischer Monomere der Formeln 1, 2 und 3 bei der Herstellung der Polykondensate erzielt werden. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mäntel können beispielsweise energetische Polymere in eine Matrix aus einem härtbaren Harz eingebettet werden. Die hierfür verwendeten Harze können unter anderem unter Epoxidharzen und Aminoplasten ausgewählt werden. Als Alternative kann ein Polymerblend aus einem nicht energetischen thermoplastischen Polymer und einem energetischen Duroplasten oder einem energetischen Thermoplasten hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße Mantel ist ganz allgemein erhältlich durch die Anwendung der folgenden Verfahren:

- Grenzflächenpolymerisation oder Lösungsmittelpolymerisation von energetischen Monomeren oder von energetischen Monomeren in Kombination mit nicht energetischen Monomeren, wie sie in einem der Ansprüche 2 bis 5 definiert sind, unter Erhalt von Polymerfasern, Polymersträngen, Polymerschnittstücken, eines Pulvers oder eines Granulats aus einem energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymer, die/das entweder in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels eingebracht werden/wird, wonach ein härtbares Harz, wie ein Epoxidharz, in das Formwerkzeug gegossen wird, oder die/das in eine oder mehrere Komponenten des härtbaren Harz unter Erhalt eines duroplasthaltigen und/oder thermoplasthaltigen flüssigen Harzes eingebracht werden/wird, das anschließend in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels gegossen wird, und Aushärten des härtbaren Harzes; oder
- Lösungsmittelpolymerisation von energetischen Monomeren oder von energetischen Monomeren in Kombination mit nicht energetischen Monomeren unter Erhalt eines Pulvers oder Granulats aus einem energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymer, das mit einem geschmolzenen energetischen oder nicht energetischen thermoplastischen Polymer zu einem schmelzflüssigen Polymerblend verarbeitet wird, das in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels eingefüllt wird, und Abkühlen des geschmolzenen Polymerblends unter Erhalt des formstabilen Mantels;
- Einbringen der energetischen Monomere oder der energetischen Monomere in Kombination mit nicht energetischen Monomeren in einen Schneckenextruder, Schmelzen und Fördern der Monomere in der Schnecke unter Schmelzpolymerisation der energetischen Monomere oder der energetischen Monomere in Kombination mit nicht energetischen Monomeren in der Schnecke und Einspritzen der durchpolymerisierten oder anpolymerisierten Masse in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels unter Fertigpolymerisation der anpolymerisierten Masse unter Erhalt des Mantels.
- Einbringen eines Gemischs aus einem oder mehreren energetischen gesättigten oder ungesättigten thermoplastischen Polymeren und/oder energetischen duroplastischen Polymeren in Kombination mit einem ungesättigten Lösemittel für die Thermoplaste oder einem ungesättigten Dispergiermittel für die Duroplaste, einem Radikalstarter und gegebenenfalls einem ungesättigten Verknüpfungsmittel in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels oder eines Teils des Mantels und anschließende radikalische Nachpolymerisation.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Mantel zusätzlich ein metallisches tragendes Gerüst zur Verbesserung der Stabilität des Mantels aus energetischen Polymeren oder aus energetischen Polymeren in Kombination mit nicht energetischen Polymeren aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin die Waffensysteme, die einen Kern und einen erfindungsgemäßen Mantel umfassen.
Weitere erfindungsgemäße Gegenstände betreffen die hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Mantels und die Verwendung der weiter oben beschriebenen energetischen duroplastischen Polymere und/oder energetischen thermoplastischen Polymere für die Herstellung des energetischen Mantels eines Waffensystems.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Beispielen ausführlicher beschrieben, die sowohl die Herstellung der polymeren RSM als auch die Formung der so hergestellten polymeren RSM zu Mänteln für Waffensysteme umfassen.
Herstellungs beispiele
Beispiel 1: Synthese eines ungesättigten energetischen thermoplastischen Polyamids
Zur Synthese eines ungesättigten, energetischen Polyamides werden 0,1 mol (52,315 g) 4,4,6,6,8,8-Hexanitroundecanoyldichlorid in 200 ml Nitroethan bei 50°C unter kräftigem Rühren gelöst und in einem 500-ml-Becherglas unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt. Anschließend werden 0,3 mol (44,424 g) 1,1-Diamino-2,2-dinitroethen (FOX-7) in 100 ml destilliertem Wasser bei 50°C gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit Hilfe einer Pipette langsam zu der Lösung des organischen Säuredichlorids gegeben, indem man die warme Lösung an der Becherglaswand herab rinnen lässt. An der Grenzfläche der beiden miteinander nicht mischbaren Lösemittel findet die Grenzflächenpolymerisation der beiden Monomere statt. Die Temperatur wird im Laufe der Grenzflächenpolymerisation bei 50 °C gehalten. Der an der Grenzfläche entstehende Polyamidfilm wird als dünner Polymerschlauch mit einer Pinzette herausgezogen und dann auf einen Glasstab aufgewickelt, der von einem langsam drehenden Motor angetrieben wird. Das entstandene ungesättigte thermoplastische Polymer wird bei 40 °C im Vakuum getrocknet.
Beispiel 2: Synthese eines energetischen duroplastischen Polyamids
10 g des in Beispiel 1 synthetisierten ungesättigten Polymers werden in einem Rundkolben unter einer Stickstoffatmosphäre in 200 ml 1-Ethenyl-3-nitrobenzol gelöst. 0,5 Gew.-% Hydrochinon werden als Radikalinhibitor zugegeben. Dann wird auf 150 °C erwärmt, wonach 2 Gew. -% Dibenzoylperoxid zugegeben werden. Die radikalische Polymerisation wird über einen Zeitraum von einer Stunde durchgeführt, wobei die Temperatur mit Hilfe einer äußeren Kühlung des Gefäßes unter 150 °C gehalten wird.
Beispiel 3: Synthese eines energetischen Polyamids durch Schmelzpolymerisation
In einem 1000-ml-Normschliff-Zweihalsrundkolben mit angeschlossener Destillationsapparatur werden 2 mol 1,3-Diamino-2,4,3,5-tetranitrobenzol vorgelegt. Dann wird 1 mol 1,4-Diaza-2,3,4,5-tetracarboxybenzol zugegeben. Anschließend wird der Kolbeninhalt unter einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 198 °C erwärmt. Das bei der Kondensationsreaktion der geschmolzenen Monomere gebildete Wasser wird abdestilliert, wobei die gebildete Wassermenge für die Kontrolle des Reaktionsfortschritts verwendet wird. Das gebildete vernetzte energetische Polyamid weist duroplastische Eigenschaften auf. Es wird bei 40 °C im Vakuum getrocknet.
Beispiel 4. Synthese eines energetischen Polyesters durch Schmelzpolymerisation
Die Synthese wird im gleichen Versuchsaufbau wie in Beispiel 3 durchgeführt. In dem Rundkolben wird 1 mol Diethylentriaminpentaessigsäure vorgelegt. Anschließend werden unter einer Stickstoffatmosphäre 5 mol 2,4,6-Trinitro-1,3-dihydroxybenzol zugegeben. Das Feststoffgemisch wird auf 220 °C erhitzt. Das bei der Kondensationsreaktion der geschmolzenen Monomere gebildete Wasser wird abdestilliert, wobei die gebildete Wassermenge für die Kontrolle des Reaktionsfortschritts verwendet wird. Bei der Umsetzung muss die Reaktionstemperatur unter 230 bis maximal 240 °C gehalten werden, da 2,4,6-Trinitro-1,3-dihydroxybenzol einen Sprengstoff darstellt, der bei 257°C verpufft. Der gebildete duroplastische Polyester wird auf 40°C abkühlt und im Vakuum getrocknet. Anschließend erfolgt die Verarbeitung zu eine Mantel für ein Waffensystem.
Beispiel 5: Synthese eines duroplastischen energetischen Polyesters durch Lösungsmittelpolymerisation:
In einem Becherglas werden 0,5 mol (130,55 g) 1,3,5-Trihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol in 300 ml N,N-Dimethylformamid gelöst. In einem weiteren Becherglas werden 250 ml N,N-Dimethylformamid vorgelegt, worin 0,5 mol (87,005 g) 1,2,3-Tricarboxycyclopropan gelöst werden. Zu dieser zweiten Lösung werden 2 Gew.-% 4-Methylbenzolsulfonsäure (PTSA) als saurer Katalysator gegeben. Beide Lösungen werden unter kräftigem Rühren miteinander vermischt. Die erhaltene Lösung wird anschließend 3 h unter leichtem Sieden unter Rückfluss erhitzt. Das bei der Polykondensation entstehende Wasser vermischt sich mit dem Lösemittel. Zur Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts wird wasserfreies Calciumchlorid im Lösemittel dispergiert. Das bei der Umsetzung gebildete Polymer fällt als Feststoff aus, wird abfiltriert, mit DMF und Wasser gewaschen und anschließend im Vakuum getrocknet.
Beispiel 6: Einbindung eines duroplastischen Polyamides in eine radikalisch erzeugte Matrix
In einem Becherglas werden 0,1 mol (34,51 g) 1,3,5-Tricarboxy-2,4,6-trinitrobenzol in 150 ml trans-1,2-Dinitroethen von 170 °C gelöst. In einem weiteren Becherglas werden 0,1 mol (24,21 g) 1,3,5-Triamino-2,4-dinitro-6-nitrosobenzol in 100 ml trans-1,2-Dinitroethen ebenfalls bei 170 °C gelöst. Beiden Lösungen wird jeweils 1 Gew.-% Hydrochinon als Radikalinhibitor zugesetzt. Die Lösungen werden unter Stickstoffatmosphäre miteinander vermischt. Die erhaltene Lösung wird 2 h bei 170 °C gehalten. Das bei der Umsetzung der Monomere gebildete Wasser wird abdestilliert. Der entstehende Duroplast fällt aus dem Lösemittel aus und wird mit Hilfe eines Rührers im Lösungsmittel dispergiert. Anschließend wird 1 Gew.-% eines Radikalstarters (z. B. AIBN) zugesetzt, um die radikalische Polymerisation des Lösemittels zu starten. Nach Beendigung der radikalischen Polymerisation ist der energetische Duroplast in einer sauerstoffhaltige (Nitrogruppen) Polymermatrix eingeschlossen.
Figurenliste

1 zeigt einen Flugkörper 1, der einen Mantel 3 und ein Leitwerk, Flugbahnstabilisatoren, Fernlenkelektronik, Zielerfassungselektronik, ein Zündsystem bestehend aus elektrischem Brückenzünder, Sprengkapsel (Bleiazid) sowie einer Boosterladung aus Nitropenta und einer Hauptladung umfasst. Die Hauptladung enthält TORPEX (42% RDX, 40% TNT, 18% Aluminium).
2 zeigt den Flugkörper in leicht veränderter Ansicht und mit aufgeschnittenem Mantel 3. Im Inneren des Flugkörpers befindet sich der Kern, der aus der Hauptladung 2 besteht, die TORPEX als sekundären Explosivstoff enthält. Die Hauptladung beinhaltet dabei das oben beschriebene Zündsystem. Der Mantel 3 besteht aus einem polymeren RSM, das aus dem Polykondensat aus FOX-7 und 4,4,6,6,8,8-Hexanitroundecanoyldichlorid, quervernetzt mit Nitrostyrol, besteht. Nach dem Zünden der Hauptladung detoniert das reaktive Strukturmaterial des Mantels 3 und verstärkt die Druckwelle zur Zerstörung des Ziels.
3 zeigt den Flugkörper in einer Querschnittansicht. Im Inneren (2) befindet sich der beschriebene Kern aus Hauptladung und Zündsystem. Er wird von dem polymeren RSM ummantelt.

Claims

Aus mindestens einem energetischen duroplastischen Polymer und/oder mindestens einem thermoplastischen energetischen Polymer bestehender Mantel für ein Waffensystem, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine energetische duroplastische Polymer und/oder das mindestens eine thermoplastische Polymere wiederkehrende Einheiten enthalten/enthält oder aus wiederkehrenden Einheiten bestehen/besteht, die abgeleitet sind von (a) mindestens einem Monomer der Formel 1 $R [{(COX)}_{a} {(A)}_{b} {(B)}_{c} {(Y)}_{d}]$
in der bedeuten: - der Rest R • einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest R₁, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind, oder • einen gesättigten oder ungesättigten cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest R₂, der ein reines Kohlenstoffgerüst oder ein durch ein oder mehrere Heteroatome unterbrochenes Kohlenstoffgerüst aufweist, worin die Heteroatome unter Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind; • einen aromatischen oder heteroaromatischen Kohlenwasserstoffrest R₃, oder • eine Kombination aus einem oder mehreren Resten R₁ und R₂, R₁ und R₃, R₂ und R₃, R₁, R₂ und R₃, oder aus mindestens zwei Resten R₃ oder aus mindestens zwei Resten R₂, mit dem die Reste -COX, A, B und Y verbunden sind; - X Hydroxy, C_1-6-Alkoxy, ein Halogenatom, das unter Fluor, Chlor, Brom ausgewählt ist, oder ein Sauerstoffatom für den Fall, dass zwei Monomere der Formel 1 über ihre Reste COX zu einem dimeren Säureanhydrid CO-O-CO verbunden sind, - Y Hydroxy und/oder Amino NH₂ oder NHR₄, worin R₄ C_1-6-Alkyl bedeutet, - A eine oder mehrere energetische funktionelle Gruppen, die unter -NO₂, -NHNO₂, NR₄NO₂, -ONO₂, -NF₂, -N=N-, -N₃, =N-NO₂ ausgewählt sind; - B Halogen, und in der die Indizes bedeuten: - a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 1 ist, - b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich der Summe der Indizes a und d ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b, c und d der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eine Monomer der Formel 1 von Null verschieden ist; oder (b) mindestens einem Monomer der Formel 2 $R [{(COX)}_{a} {(A)}_{b} {(B)}_{c}]$
in Kombination mit mindestens einem Monomer der Formel 3 $R [{(A)}_{b} {(B)}_{c} {(Y)}_{d}]$
worin R, X, A, B und Y dasselbe wie in Formel 1 bedeuten und die Indizes bedeuten: - a und d jeweils eine ganze Zahl, die größer als oder gleich 2 ist, - b und c jeweils Null oder eine ganze Zahl, die kleiner als oder gleich der Zahl der freien Valenzen des Restes R abzüglich des Index a in Formel 2 bzw. des Index d in Formel 3 ist, mit der Maßgabe, dass die Summe der Indizes a, b und c in Formel 2 bzw. der Indizes b, c und d in Formel 3 der Gesamtzahl der freien Valenzen von R entspricht und mit der Maßgabe, dass der Index b für mindestens eines der Monomere der Formeln 2 und 3 von Null verschieden ist.
Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das energetische Polymer (a) ein geradkettiges thermoplastisches Polyamid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 1 ist, die eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe aufweisen; (b) ein geradkettiger thermoplastischer Polyester aus einem oder mehreren Monomer der Formel 1 ist, die eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe aufweisen; (c) ein geradkettiges thermoplastisches Polyesteramid aus mindestens zwei Monomeren der Formel 1 ist, die jeweils eine Carboxygruppe aufweisen und von denen mindestens eines eine Hydroxygruppe und mindestens eines eine Aminogruppe trägt; (d) ein vernetztes duroplastisches Polyamid, ein vernetzter duroplastischer Polyester oder ein vernetztes duroplastisches Polyesteramid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 1 ist, von denen mindestens ein Monomer mindestens zwei Carboxygruppen, mindestens zwei Aminogruppen oder mindestens zwei Hydroxygruppen trägt; (e) ein geradkettiges thermoplastisches Polyamid oder ein geradkettiger thermoplastischer Polyester oder ein geradkettiges thermoplastisches Polyesteramid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 2 und einem oder mehreren Monomeren der Formel 3 ist, wobei die Monomere der Formeln 2 und 3 unter Diaminen, Diolen und Dicarbonsäuren ausgewählt sind; (f) ein vernetztes duroplastisches Polyamid oder ein vernetztes duroplastischer Polyester oder ein vernetztes thermoplastisches Polyesteramid aus einem oder mehreren Monomeren der Formel 2 und einem oder mehreren Monomeren der Formel 3 ist, wobei die Monomere der Formeln 2 und 3 unter Diaminen, Triaminen, Tetraminen, Pentaminen und Hexaminen, Diolen, Triolen, Tetrolen, Pentolen und Hexolen, Dicarbonsäuren, Tricarbonsäuren, Tetracarbonsäuren und Hexacarbonsäuren ausgewählt sind mit der Maßgabe, dass mindestens eines der Monomere 2 und/oder 3 mindestens drei Amino-, Hydroxy- oder Carboxygruppen aufweist.
Mantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere der Formeln 1 bis 3 ausgewählt werden unter - den Diaminen 1,4-Diamino-2,3-dinitrobuta-1,3-dien, 1,2,5-Oxadiazol-3,4-diamin, trans-Diaminoglyoxim, 3,5-Diamino-2,4,6-trinitrotoluol, 3,5-Dinitropyrazin-2,6-diamin, 3,3' -Azo-bis(6-amino-1,2,4,5-tetrazin), 3,6-Dihydrazinyl-1,2,4,5-tetrazin, 1,1-Diamino-2-nitroethen, trans-1,2-Bis(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)-ethen, 1,3-Diaminopropan-2-ol, 1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2,2-diaminopropan, Ethan-1,2-diamin, 1,4-Diamino-3,6-Dinitropyrazolo(4,3-c), 1H-4-Nitro-3,5-diaminopyrazol, 1,2-Diaminoglyoxim, 3,3'-DIAMINO-4,4'-azofurazan, 3,3'-Diamino-4,4'furazan, 4,6-Bis(3-amino-5-nitro-lH-l,2,4-triazol-l-yl)-5-nitropyrimidin, 3,5-Diamino-1,2,4-triazol, 1,1'-(1,2,4,5-tetrazine-3,6-diyl)bis[3-nitro-1H-1,2,4-triazol-5-amine], 2,4,6-Trinitro-5-(3-nitro-1H-1,2,4-triazol-1-yl)-benzol-1,3-diamin, 1,5-diaminotetrazol, 1,2,4,5-Tetrazin-3,6-diamine, 3,5-Dinitropyridin-2,6-diamin, 2,2',4,4',6,6'-Hexanitro-[1,1'-biphenyl]-3,3'-diamin, Nitroguanidin, N-(2-[(Aminocarbonyl)-amino]ethyl)harnstoff, Harnstoff, 1,1-bis(Aminomethyl)-cyclopropan, 2,4-Diamino-1,3,5-trinitrobenzol, Naphthalin-2,6-diamin, 2,2',3,3',5,5',6,6'-Octanitro[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine], 1,4-Diaminobenzol, 1,2-Bis(3-aminotrinitroanilino)-ethan, 3,3'-Diamino-2,2',4,4',6,6'-hexanitrodiphenylamin, 1,3-Bis[(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)amino]-2,4,6-trinitrobenzen, Diaminocyclobutan, Diaminocuban, 3,3,6,6-Tetranitrooctan-1,6-diamin, Hydrazin, 1,1-Diamino-2,2-dinitroethen, Guanidin - den Triaminen 2,3,6-Trinitrohexa-1,3,5-trien-1,4,5-triamin, 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3,5-Triamino-2,4-dinitrobenzol, Melamin, 1,1,1-Triamino-2,2,2-trinitroethan, 1,2,3-Triaminoguanidin, 2,4,6-triamino-8-nitrochinazolin, - den Tetraminen Hexa-1,3,5-trien-1,1,6,6-tetramin, 1,2,3,4-Cyclobutantetramin, Tetraaminomethan, 1,1,2,2-Tetraaminoethen, 3,4,7,8-Tetranitroocta-1,3,5,7-tetraen-1,2,5,6-tetramin, 5,5'-Azobis-[1,3-diamino-2,4,6-trinitro]-benzol, 2,2',4,4',6,6'-Hexanitrobiphenyl-3,3',5,5'-tetramin, Pyrazin-2,3,5,6-tetramin - den Diolen1,2-Diaminoglyoxim, 2,2-Dinitropropan-1,3-diol, 1,3-Diformyl-4,5-dihydroxyimidazolidin, 1,4-Diformyl-2,3-dihydroxypiperazin, 1,2-Diaminoglyoxim, 2,3-(Hydroxyimino)-piperazin, Diethanolamin, Butan-1,2-diol, Mononitroglycerin, Cuban-11,4-diol, 1,3-Dihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3-Dihydroxy-2,4-dinitrobenzol, 2,6-(Hydroxyimino)-adamantan, 2,4-Dinitropentan-1,5-diol, 2,2,4,4-Tetranitropentan-1,5-diol, N1,N2-bis-(2-hydroxyethyl)-N1,N2-dinitroethandiamid, N1,N2-Bis-(2-hydroxyethyl)-ethandiamid, 2,2,5,5-Dimethyl-3,4-dihydroperoxy-1,6-dioxahexan-1,6-diol, 3,5-3(Hydroxyimino)-bicycloheptan - den Triolen Cyclobutan-1,2,3-triol, 2-(Hydroxymethyl)-2-nitropropan-1,3-diol, 2-Aminopropan-1,2,3-triol, Propan-1,2,3-triol, 2-Ethyl-2-(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol, Phloroglucinol ; 1,3,5-Trihydroxybenzol, 1,3,5-Trihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 2-(Hydroxymethyl)-2-nitropropan-1,3-diol, 1,3,5-(trihydroxyamino)-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3,5-(trihydroxyamino)-benzol - den Tetrolen, Pentolen, Hexolen1,3,4,6-Tetrahydroxy-2,2,5,5-tetranitrohexan, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol; Pentaerythritol, 2,3,4,5-(Hydroxymethyl)-cyclopentan-1-ol,Mannitol, 2,2,5,5-tetrahydroxy-cyclopropan-1-on,2,5,7,10-Tetraoxim, 6,6-di(hydroxylmethan)-4,8-dioxaundecan-1,2,10,11-tetrol, - den Dicarbonsäuren 1,3-Dicarboxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,2,5-Oxadiazol-3,4-dicarbonylchlorid, 4,4-Dinitroheptanoyldichlorid, 4,4,6,6,8,8-Hexanitroundecanoyldichlorid, 4,4,6,8,8-pentanitroundecanoyldichlorid, 4,4,7,7-Tetranitrodecandisäure, 1,3-Dicarboxy-1(9)-homocuban, Ethandisäure, Propandisäure, Butandisäure, Pentandisäure, Hexandisäure, Heptandisäure, Octandisäure, Nonandisäure, Decandisäure, Undecandisäure, Dodecandisäure, Tridecandisäure, Tetradecandisäure, Pentadecandisäure, Hexadecandisäure, Heptadecandisäure, Octadecandisäure, Nonadecandisäure, n-Eicosandisäure, 1,4 Benzoldicarbonsäure, 1,2-Benzoldicarbonsäure - den Tricarbonsäuren 1,3,5-Tricarboxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3,5-Tris-(chlorocarbonyl)-2,4,6-trinitrobenzol, 1,2,3-Tris-(chlorocarbonyl)-cyclopropan, 1,2,3-Tricarboxycyclopropan, Methantricarbonsäure, 1,1,2-Ethantricarbonsäure, 1,2,3-Propantricarbonsäure, 1,2,4-Butantricarbonsäure, 1,3,5-Pentantricarbonsäure, 1,3,6-Hexantricarbonsäure, 1,4,7-Heptantricarbonsäure , 1,4,8-Octantricarbonsäure, 2-Hydroxypropan-1,2,3-tricarbonsäure - den Tetracarbonsäuren 3,3-Bis(carboxymethyl)-pentandisäure, 1,2,3,4-Tetra-(chlorocarbonyl)-cyclobutan.
Mantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere der Formeln 1 bis 3 ausgewählt werden unter: - den Aminen Harnstoff, Melamin, 3,6-diamino-1,2,4,5-tetrazin, 3,3'-diamino-2,2',4,4',6,6'-hexanitrodiphenylamin, 3,3-Azo-bis(6-amino-1,2,4,5-tetrazin (DAAT), 5,5'-Azobis(4-amino-1,2,5-oxadiazol), 1,3-Bis-[(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)amino]-2,4,6-trinitrobenzen, 1,1-diamino-2,2-didinitroethen (FOX-7), 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzol (DATB), 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzol (TATB), 1,5-diaminotetrazol, 2,2',4,4',6,6'-hexanitrobiphenyl-3,3',5,5'-tetramin - den Alkoholen 1,3,5-trihydroxybenzol (Phloroglucinol),2-bis(hydroxymethyl)-propan-1,3-diol (Pentaerythrit), 1,2,3-propantriol (Glycerin), 1,3,5-trihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3-dihydroxy-2,4,6-trinitrobenzol, 1,3-dihydroxy-2,4,dinitrobenzol, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecan-1,11-diol, 2,2-dinitropropandiol, 2,2,4,4-tetranitro-1,5-pentandiol, 1,3-dinitro-4,5-Di-(N-Nitro-N-hydroxymethylamino)imidazolidin - den Carbonsäuren und Carbonsäurederivaten 2-Hydroxy-1,2,3-propantrisäure (Citronensäure), Butandisäure, Terephtalsäuredichlorid, Maleinsäure, Hexendisäure, Prop-1-en-1,2,3-tricarbonsäure, 1,2,3-propantricarbonsäure, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecanoyldichlorid, 1,2,3-cyclopropantrisäure, 1,2,3-cyclopropantrisäurechlorid, 1,3,5-tris-(chlorocarbonyl)-2,4,6-trinitrobenzol, 4,4,6,6,8,8-hexanitroundecanolychlorid.
Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oder den energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymeren ein Teil der wiederkehrenden Einheiten keine oxidierenden Gruppen A enthält.
Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oder den energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymeren für einen Teil der aus den Monomeren der Formeln 1 bis 3 erhaltenen wiederkehrenden Einheiten der Rest R eine oder mehrere ungesättigte Gruppen enthält, die in einer radikalischen Nachpolymerisation zur Vernetzung der Polymermoleküle verwendet werden.
Mantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er neben dem oder den energetischen duroplastischen Polymeren und/oder energetischen thermoplastischen Polymeren nicht energetische duroplastische Polymere oder nicht energetische thermoplastische Polymere umfasst.
Mantel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die nicht energetischen duroplastischen Polymere unter ausgehärteten Aminoplasten, Phenoplasten, Epoxidharzen und Polyacrylaten ausgewählt werden, in die energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymere eingebettet sind.
Mantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er erhältlich ist durch - Grenzflächenpolymerisation oder Lösungsmittelpolymerisation von energetischen Monomeren oder von energetischen Monomeren in Kombination mit nicht energetischen Monomeren, wie sie in einem der Ansprüche 2 bis 5 definiert sind, unter Erhalt von Polymerfasern, Polymersträngen, Polymerschnittstücken, eines Pulvers oder eines Granulats aus einem energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymer, die/das entweder in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels eingebracht werden/wird, wonach ein härtbares Harz, wie ein Epoxidharz, in das Formwerkzeug gegossen wird, oder die/das in eine oder mehrere Komponenten des härtbaren Harz unter Erhalt eines duroplasthaltigen und/oder thermoplasthaltigen flüssigen Harzes eingebracht werden/wird, das anschließend in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels gegossen wird, und Aushärten des härtbaren Harzes; oder - Lösungsmittelpolymerisation von energetischen Monomeren oder von energetischen Monomeren in Kombination mit nicht energetischen Monomeren unter Erhalt eines Pulvers oder Granulats aus einem energetischen duroplastischen oder thermoplastischen Polymer, das mit einem geschmolzenen energetischen oder nicht energetischen thermoplastischen Polymer zu einem schmelzflüssigen Polymerblend verarbeitet wird, das in das Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels eingefüllt wird, und Abkühlen des geschmolzenen Polymerblends; - Einbringen der energetischen Monomere oder der energetischen Monomere in Kombination mit nicht energetischen Monomeren in einen Schneckenextruder, Schmelzen und Fördern der Monomere in der Schnecke unter Schmelzpolymerisation der von energetischen Monomere oder der energetischen Monomere in Kombination mit nicht energetischen Monomeren in der Schnecke und Einspritzen der durchpolymerisierten oder anpolymerisierten Masse in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels unter Fertigpolymerisation der anpolymerisierten Masse unter Erhalt des Mantels. - Einbringen eines Gemischs aus einem oder mehreren energetischen gesättigten oder ungesättigten thermoplastischen Polymeren und/oder energetischen duroplastischen Polymeren in Kombination mit einem ungesättigten Lösemittel für die Thermoplaste oder einem ungesättigten Dispergiermittel für die Duroplaste, einem Radikalstarter und gegebenenfalls einem ungesättigten Verknüpfungsmittel in ein Formwerkzeug mit den Abmessungen des Mantels oder eines Teils des Mantels und anschließende radikalische Nachpolymerisation.
Waffensystem, das einen Kern und einen Mantel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel ein Mantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Verfahren zur Herstellung des Mantels, der wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert ist, das umfasst: - Herstellen des oder der energetischen thermoplastischen oder duroplastischen Polykondensate durch Grenzflächenpolymerisation, Lösungsmittelpolymerisation oder Schmelzpolymerisation, - Vorbereiten eines Formwerkzeugs mit den Abmessungen des Mantels oder eines Teils des Mantels, - Einbringen des oder der Polykondensate, gegebenenfalls (a) in Kombination mit einem nicht energetischen härtbaren Harz oder (b) in Form eines Polymerblends mit einem energetischen oder nicht energetischen thermoplastischen Polymer oder (c) in Kombination mit einem ungesättigten Lösemittel und einem Radikalstarter in das Formwerkzeug, und - Abkühlen und/oder Aushärten und/oder Vernetzen unter Erhalt des Mantels oder eines Teiles des Mantels.
Verwendung der energetischen duroplastischen Polymere und/oder energetischen thermoplastischen Polymere für die Herstellung des energetischen Mantels eines Waffensystems gemäß Anspruch 1.