DE1935561A1 - Ammoniumperchlorat-Explosiv-Gemisch - Google Patents

Description

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Research. Corporation, 405 Lexington Avenue, Hew York, USA'

Ammoniumperchlorat-Explosiv-Gemisch.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ammoniumperchlorathaltiges Gas entwickelndes oder explosives Gemisch, und zwar eine Ammoniumperchlorat-Mischung mit einer erhöhten Zerfallsgeschwindigkeit.

Ammoniumperchlorat wird als Oxidationsmittel in Treibmitteln und anderem explosiven Gemischen verwendet. Verschiedene Verbrennungskatalysatoren sind allein oder in Kombination Ammoniumperchlorat zugesetzt worden, um die Zerfallseigenschaften zu verbessern. Es wurde, nun überraschenderweise gefunden, daß der Zerfall von Ammoniumperchlorat stark erhöht wird, wenn Ammoniumnitrat, ein Metali und ein Überschuß an Chlorid-Anionen bezogen auf die zugesetzte Metallmenge zugefügt wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfinc ig ist demgemäß ein Ammoniumperchlorat-Explosiv-Gemiseh enthaltend Ammoniumperchlorat, aas gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist_s daß es mindestens 5 Gew.^ Ammoniumnitrat, mindestens 0.003 Gew. ⁰Jo eines Metalles und mindestens ein Chlorid-Anion pro Metallatom im Überschuß zum Verhältnis von Chlorid-Anionen zu Metallatomen enthält, das bei Zugabe des Metalls als sein Chloridsalz vorliegen würde.

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Das Gemisch der vorliegenden Erfindung wird dadurch hergestellt, daß Ammoniumnitrat, das Me.tall oder der Met al Inhalt ige Zusatzstoff und der die Chlorid-Anioxien enthaltende Zusatzstoff in das Ammoniumperchlorat eingemischt werden, iia allgemeinen durch mahlen oder durch trockenes vermischen der einzelnen Bestandteile. Das erhalten^ Gemisch kann geformt oder gepresst oder in anderer Weise geformt werden, um kompakte Körner zu bilden.

Das Metall kann als freies Metall oder vorzugsweise in kombinierter JOrm zugesetzt werden. Es ist im allgemeinen besonders zweckmäßig, ein leicht zugängliches Salz zu verwenden, welches das Metall' als Eation oder als Teil dee Anions enthält. Sine Liste solcher geeigneter Salze v/ürde die Nitrate, Carbonate, Sulfate, Chrcraate, Dichromate usw. umfassen. Das Metall kann auch sowohx in Fora des Kations als auch in !Form des Anions vorhanden sein, wie beispielsweise beim Kupferehrοmit.

Die Zerfallseigenschaften von Ammoniumperchlorat werden durch die Sufügung von mindestens 0.003 # eines" Metalls verbessert, wenn Ammoniumnitrat und ein Überschuß an Ohlorid-Anionen auch vorhanden sind, was nachfolgend im-einzelnen erläutert wird. Der vorteilhafte Effekt der Ketallzu^abe nimmt mit Zunahme des Metallgehaltes der Mischung zu, ^Ls entweder der Verdünnungseffekt und/oder die abnehmend« Löslichkeit des Metalls und der ChIorid-enthaltenden Zusatzstoffe dazu neigt den gegenteiligen Effekt hervorzurufen. Es gibt keine theoretische obere Grenze für die Menqe an Zusatzstoffen, die angewandt werden können, da diest einander entgegei^esetzten Faktoren mit den jeweils verwendeten Zusatzstoffen, in weitem umfang schwanken. Zufriede .is Seilende Explosiv-Gemische, die eine so große Menge wie j Gew.fi Metall und einen Überschuß an Chlorid-Anionen erhalten, sind gemäß

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der Erfindung hergestellt und untersucht worden. Es ist zweifelhaft, daS Gemische* in denen die Menge.'an Metall und Chlorid-Zusatsstoff 5 Gew.$ des Gemisches übersteigt, in der Praxis zweckmäßig sind mit Ausnahme von sehr speziellen An*- wendungsgebieten.

Das Ausmaß der Verbesserung, daß bei Verwendung von Metall-Glxlorid-Verbrennungskatalysatoren·in Ammoniumperchlorat-&emisehen gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wurde mit verschiedenen Metallen durch thermografieehe Analyse bestimmt. In der Reihenfolge des Ifachlassens der Wirksamkeit sind diese Metalles

Zircon

Chrom Titan

Kupfer Blei

Silber Mangan

Nickel Quecksilber

Eisen Wisnath

Gold Platin

Palladium Zink

Cobalt Cadmium Ger

Die in der ersten Kolonne genannten Metalle sind besonders wirksam. Metalle mit einem Standardoridationspotential über 2.0 Volt, d. h. die Alkalimetalle wie Lithium, Kalium, Natrium usw. sind viel weniger wirksam.

Das Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung soll darüber hinaus mindestens ein und vorzugsweise zehn Chlorid-Anionen pro Metallatom im Überschuß zum Verhältnis von Ghlorid-Anionen su Metallatomen enthalten, das bei Zugabe des Metalls als sein Chloridsais? vorliegen würde. Die Zerfallseigenschaften des Gemisches werden verbessert, jedoch in einem geringeren

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Ausmaß, wenn 30 bis 40 Chlorid-Anionen pro Metallatom zugefügt werden. Eine relativ geringe weitere Verbesserung wird » festgestellt, wenn noch mehr Chlorid zugefügt wird. Die besondere Art des als der Chlorid-Iräger angewandten Salzes ist nicht besonders entscheidend; die Chloride von Natrium, Kalium und Ammonium werden bevorzugt, da sie besondere leicht zugänglich sind und billig sind.

Die vorteilhaften Wirlcungen der Zugabe der Metalle und des Überschusses an Chlorid-Anionen auf die Zerfallsgeschwindigkeit von Ammoniumperchlorat wird nicht beobachtet, wenn, nicht ebenfalls Ammoniumnitrat zugefügt wird· Allgemein gesprochen ergeben G-emische, die mindestens etwa 5 #, und vorzugsweise etwa 5-15 Gew.# Ammoniumnitrat enthalten, die besten Ergebnisse. Die Mengen der verschiedenen Zusatzstoffe.» die zugegeben werden sollen, stellen insoweit miteinander in Beziehung, als die Mindestmenge eines bestimmten erforderlichen Zusatzstoffes davon abhängt, in welcher Menge die anderen Zusatzstoffe vorliege». Beispielsweise können die Mindesttemzentrationeji an Metall und Chlorid etwas herabgesetzt werden,-wenn die zugefügte Menge an Ammoniumnitrat erhöht wird ι die Mindestmenge an Metall kann dadurch herabgesetzt werden, daß die zugefügte Menge an Chlorid erhöht wird. Es ist offensichtlich, daß Mischungen enthaltend möglichst geringe Mengen an Metallen in der Praxis ganz besonders wünseaenswert sind. Ein Vorteil der Gemische gemäß übt vorliegeaiea Erfindung besteht darin, daß sie eine geringere Menge an Metall-haltigem Zusatzstoff benötigen, ale allgemein bei iimmoniumperchlorat-Sxplosiv- oder Ireib-Öeffiischeu a32g©wsnält wird.

Die ÄhMMzzvBkg &bt Induktions-Periode und der verbesserte Serf all iss Assesiumper chlorate, wie er gemäß der vorliegenden

wird, wurden durch thermografische

gemessen. Gemische enthaltend Ammoniumperchlorat, Ammoniumnitrat und ein Metallsalz, mit oder ohne Zusatz von Natriumchlorid, wurden hergestellt und in Glas-ReaktionsrÖhren eingewogen und in einen Ofen gegeben, der so eingestellt war, daß er eine konstante !Temperatur von 295° C hält. Die aktiveren Proben verpufften, wenn sie eine Temperatur von etwa 250° 0 erreichten. Die ι
Erreichen der Ofentemperatur,

etwa 250° 0 erreichten. Die anderen zerfMen kurz vor

Die in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnung dargestellten Kurven sind grafische Darstellungen der Temperatur gegen die Zeit, gemessen durch ein Thermoelement in den Versuchsgemischen. Die Kurve A ist die Thermograf-Kurve, die mit einem Versuchsgemisch erhalten wurde, das 90 Gewichtsteile Ammoniumperchlorat, 10 Gewichtsteile Ammoniumnitrat und 0.0135 Gew.$ Kaliumdichromat enthielt. Es erfolgte nur ein teilweiser Zerfall und ein mäßiger Temperaturanstieg fand statt, wobei ein Rückstand von etwa 70 $> unzersetztem Material zurückblieb. Die Kurve B zeigt das Ergebnis einer ähnlichen Mischung mit der Abänderung, daß noch 0.16 Gew.$ Natriumchlorid zugefügt wurden. Es erfolgte ein vollständiger Zerfall, wobei eine Temperatur über den Meßbereich erreicht wurde. Die der Kurve C zugrunde liegende Versuchsmischung enthielt 85 % Ammoniumperchlorat, 15 °l° Ammoniumnitrat und 0.03 Gew.% Kaliumdichromat. Obwohl die Mengen an Nitrat und Dichromat stark erhöht worden waren gegenüber der Menge, die im Gemisch vorlag, welches der Kurve A zugrunde liegt, konnte keine merkliche Verbesserung hinsichtlich des Zerfalls erhalten werden. Die der Kurve D zugrunde liegende Versuchsmischung enthielt 92 Gew.$ Perchlorat, 8 Gew.$ Ammoniumnitrat, 0.015 Gew.$ Diehroinat und 0.23 Gew.f Natriumchlorid. Obwohl die Mengen an Nitrat und Dichromat geringer waren als diejenige in der Mischung, die der Kurve G zugrunde lag ,

ergab die Zugabe des Chlorides einen extrem starken Zerfall. Ähnliche Ergebnisse wurden mit Mischungen erhalten, die 94.2 Teile Ammoniumperchlorat, 6.6 feile Ammoniumnitrat, 0.015 1° Kaliumdichromat und 0.20 $ Natriumchlorid bzw, 9i.O Teil^ Ammoniumperchlorat, 9.0 Teile Ammoniumnitrat, 0.0125 i> Kaliumdichromat und 0.14 % Natriumchlorid enthalten.

Die obigen Beispiele erläutern den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung. Selbstverständlich können verschiedene Variationen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   immoniiuaperclilorat-ExplosiT-iie.iiiscli enthaltend Ammoniumperchlorat, dad urea. gekennzeichnet daß es mindestens 5 Gew»$ ismoBiiüinitrat _t mindestens Ü₃003 Sew.$ eines Metalles und mindestens ein Chlorid-,imon pro Metallatom im Überschuß zum Verhältnis von Ghlorid-Änionen zu Metallatoaea enthält, das bei Zugabe d@s He tails als sein. Chloridsais vorliegen würde.

   2_e Gemiseh gemäß Anspruch 1, dadnroh gelramizeichiiet, daß es als Metall Chrom, Xupfer₉ Silfear₉ Iiek@l₉ Eisen, Gold,

   " !Palladium«, Cobalt oder Oer

   Gemisch gemä§ Ansprüchen 1 Ms 2, dadurch gekernte lehnet» daß es 5 - 15 Gew,$ Äntsioniiismltrat und aiindestens 10 Chlorid-lxiioaea pro Metallatom enthält·

   &@sd.seh gewMM Msprüchea 1 Ms 5_t ÜB&msch.

   daß es ettm 90 &ewiciitst@ile lffinoiiiTMapesealoirat uad 10

   Gewichtsteile Jaaonii2iiiöitrat_s O«O135 ^

   und. OeI6 SeWofS IatriumcSiloria- enthält«

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