DE1935561C

DE1935561C - Explosives mixture based on ammonium perchlorate

Info

Publication number: DE1935561C
Authority: DE
Inventors: Arthur G Siegmund Robert F Miami Fla Keenan (V St A ) F42b 3 00
Original assignee: Resarch Corp , New York, N Y (V St A)
Publication date: 1972-07-13

Description

ι 2ι 2

Die Erfindung betrifft ein ammoniumperchlorat- Der vorteilhafte Effekt der Metallzugabe nimmt mitThe invention relates to an ammonium perchlorate- The advantageous effect of the addition of metal takes away

haltiges Gas entwickelndes Gemisch oder Sprengstoff- Zunahme des Metallgehaltes der Mischung zu, bis gemisch, und zwar eine Ammoniumperchloratmi- entweder der.Verdünnungseffekt und/oder die ab-containing gas evolving mixture or explosives- Increase in the metal content of the mixture to, up to mixture, namely an ammonium perchlorate medium either the dilution effect and / or the

schung mit erhöhter Zerfallsgeschwindlgkelt. nehmende Löslichkeit des Metalls und der Chloridwith an increased rate of disintegration. increasing solubility of metal and chloride

Ammoniumperchlorat wird als Oxydationsmittel in 3 enthaltenden Zusatzstoffe dazu neigt, den gegenteiligenAmmonium perchlorate is used as an oxidizing agent in 3 containing additives tends to do the opposite Treibmitteln und anderen Explosivstoff gemischen ver- Effekt hervorzurufen. Es gibt keine theoretische obereMix propellants and other explosives to cause the effect. There is no theoretical upper one

wendet. Um die Zerfallseigenschaften zu verbessern, Grenze für die Menge an Zusatzstoffen, die angewandtturns. In order to improve the disintegration properties, limit the amount of additives that can be applied

wurden bereits verschiedene Verbrennungskatalysa- werden können, da diese einander entgegengesetztendifferent combustion catalysts can already be used, since these are opposite to one another

toren für sich oder in Kombination Ammoniumper- Faktoren mit den jeweils verwendeten Zusatzstoffentors on their own or in combination with ammonium per- factors and the additives used in each case

chlorat zugesetzt. . io in weitem Umfang schwanken. Zufriedenstellendechlorate added. . io vary widely. Satisfactory

So ist es aus der deutschen Patentschrift 183 355 Explosivgemische, die eine so große Menge wie 5 Gebekannt, Chlorat- oder Perchloratsprengstoffen Cuprb- wichtsprozent Metall und einen Überschuß an Chloridchlorid zuzusetzen, um ihre Reaktionsfähigkeit zu anionen enthalten, sind gemäß der Erfindung hersteigern. Die beabsichtigte Wirkung ist jedoch auf die gestellt und untersucht worden. Es ist zweifelhaft, Verwendung der speziellen Verbindung Cuprochlorid »s daß Gemische, in denen die Menge an Metall und beschränkt. Chlorid-Zusatzstoff 5 Gewichtsprozent des GemischesSo it is from German patent specification 183 355 explosive mixtures, which contain as large an amount as 5 known, chlorate or perchlorate explosives, add weight percent metal and an excess of chloride chloride in order to contain their reactivity to anions, are increased according to the invention. However, the intended effect has been posed and investigated on the. It is doubtful Use of the special compound cuprous chloride »s that mixtures in which the amount of metal and limited. Chloride additive 5 percent by weight of the mixture

Gegenstand der deutschen Patentschrift 305 059 ist übersteigt, in der Praxis zweckmäßig sind mit AusnahmeThe subject of the German patent specification 305 059 is exceeded, in practice are expedient with exception

ein Verfahren, nach dem Ammonsalpeter-Sprengstof- von sehr speziellen Anwendungsgebieten,a process according to which ammonium nitrate explosive is used for very special areas of application,

fen Zusätze beigegeben werden, welche die Hygrosko- Das Ausmaß der Verbesserung, daß bei Verwendungfen additives are added, which the hygrosco- The degree of improvement that when used

pizität des Ammonsalpeters herabsetzen und dessen ao von Metall-Chlorid-Verbrennungskatalysatoren in Am-reduce the picity of ammonium nitrate and reduce its ao of metal chloride combustion catalysts in ammonia

Sprengkraft erhöhen. Als Zusätze werden bei diesem moniumperchlorat-Gemischen gemäß der vorliegendenIncrease explosive power. As additives are in this monium perchlorate mixtures according to the present

bekannten Verfahren unter anderem Ammonium-, Erfindung erhalten wird, wurde mit verschiedenenknown processes including ammonium, invention was obtained with different

Natrium- oder Kaliumperchlorat, Ammoniumphos- Metallen durch thermografische Analyse bestimmt. InSodium or potassium perchlorate, ammonium phosphate metals determined by thermographic analysis. In

phat und verschiedene Oxalate genannt. der Reihenfolge des Nachlassens der Wirksamkeit sindphat and various oxalates called. in the order in which they become less effective

Es konnte nun überraschenderweise gefunden wer- as diese Metalle: den, daß der Zerfall von Ammoniumperchlorat stark erhöht wird, wenn Ammoniumnitrat, ein Metall und ein Überschuß an Chloridanionen, bezogen auf die quantitative Zusammensetzung des sich zu bildendenSurprisingly, these metals could now be found: den that the decomposition of ammonium perchlorate is strong is increased when ammonium nitrate, a metal and an excess of chloride anions, based on the quantitative composition of what is to be formed

Metallchlorids, zugefügt wird. Aus dem vorliegenden 30 Stand der Technik ist weder diese Kombination von Zusatzstoffen noch das spezielle Mengenverhältnis anMetal chloride, is added. From the present 30 The state of the art is neither this combination of additives nor the specific proportion of them

Chloridanionen, die zu einer besonders hohen Spreng- , kraft führen herzuleitenChloride anions, which lead to a particularly high explosive power

Gegenstand der Erfindung ist ein Explosivstoff- 35 gemisch auf der Basis von Ammoniumperchlorat mit Zusätzen von Ammoniumnitrat, anorganischen metall- Die in der ersten Kolonne genannten Metalle sind haltigen Salzen und Chloriden, das dadurch gekenn- besonders wirksam. Metalle mit einem Standardzeichnet ist, daß es mindestens 5 Gewichtsprozent Oxydationspotential über 2,0 Volt, d. h. die Alkali-Ammoniumnitrat, mindestens 0,003 Gewichtsprozent 40 metalle wie Lithium, Kalium, Natrium usw. sind viel eines Metalls und mindestens ein überschüssiges weniger wirksam.The invention relates to an explosive 35 mixture based on ammonium perchlorate with Additions of ammonium nitrate, inorganic metal- The metals mentioned in the first column are containing salts and chlorides, which makes them particularly effective. Metals are marked with a standard that there is at least a 5 weight percent oxidation potential above 2.0 volts, i.e. H. The alkali ammonium nitrate, at least 0.003 percent by weight 40 metals such as lithium, potassium, sodium, etc. are a lot of a metal and at least one excess less effective.

Chloridanion pro ^letallatom — bezogen auf die Das Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung sollChloride anion per ^ letallatom - based on which the mixture according to the present invention should

quantitative Zusammensetzung des theoretisch sich darüber hinaus mindestens ein und vorzugsweise zehnquantitative composition of the theoretically in addition to at least one and preferably ten

bildenden Metallchlorids — enthält. Chloridanionen pro Metallatom im Überschuß zumforming metal chloride - contains. Chloride anions per metal atom in excess to

Das Gemisch dei vorliegenden Erfindung wird da- 45 Verhältnis von Chloridanionen zu Metallatomen entdurch hergestellt, daß Ammoniumnitrat, das Metall halten, das bei Zugabe des Metalls als sein Chlondsalz oder der metallhaltige Zusatzstoff und der die Chlorid- vorliegen würde. Die Zerfallseigenschaften des Geanionen enthaltende Zusatzstoff in das Ammonium- misches werden verbessert, jedoch in einem geringeren perchlorat eingemischt werden, im allgemeinen durch Ausmaß, wenn 30 bis 40 Chloridanionen pro Metall-Mahlen oder durch trockenes Vermischen der ein- 50 atom zugefügt werden. Eine relativ geringe weitere zelnen Bestandteile. Das erhaltene Gemisch kann ge- Verbesserung wird festgestellt, wenn noch mehr ChIoformt oder gepreßt oder in anderer Weise geformt rid zugefügt wird. Die besondere Art des als der werden, um kompakte Körner zu bilden. Chloridträger angewandten Salzes ist nicht besondersThe mixture of the present invention is made up of the ratio of chloride anions to metal atoms by keeping ammonium nitrate, the metal, which when the metal is added as its chlorine salt or the metal-containing additive and which the chloride would be present. The disintegration properties of the additive containing ge ions in the ammonium mixture are improved, but to a lesser extent perchlorate may be mixed in, generally by the extent to which 30 to 40 chloride anions are added per metal mill or by dry mixing the one 50 atom. Another relatively minor one individual components. The mixture obtained can be improved if more chloroform, pressed or otherwise shaped, is added. The special kind of as the to form compact grains. Chloride carrier applied salt is not special

Das Metall kann eis freies Metall oder vorzugsweise entscheidend; die Chloride von Natrium, Kalium und in kombinierter Form zugesetzt werden. Es ist im ail- 55 Ammonium werden bevorzugt, da sie besonders leicht gemeinen besonders; zweckmäßig, ein leicht zugang- zugänglich sind und billig sind. Jiches Salz zu verwenden, welches das Metall als Die vorteilhaften Wirkungen der Zugabe der Me-Kation oder als Teil des Anions enthält. Eine Liste talle und des Überschusses an Chloridanionen auf die solcher geeigneter Sfilze würde die Nitrate, Carbonate, Zerfallsgeschwindigkeit von Ammoniumperchlorat Sulfate, Chromate, jDichromate usw. umfassen. Das 60 wird nicht beobachtet, wenn nicht ebenfalls Ammo-Metall kann auch sowohl in Form des Kations als niumnitrat zugefügt wird. Allgemein gesprochen erauch in Form des j Anions vorhanden sein, wie bei- geben Gemische, die mindestens etwa 5%, und vorspielsweise beim K;upferchromit. zugsweise etwa 5 bis 15 Gewichtsprozent Ammonium-The metal can be ice-free metal or, preferably, critical; the chlorides of sodium, potassium and can be added in combined form. It is in the ail- 55 ammonium are preferred as it is particularly light mean especially; functional, easily accessible and cheap. To use the salt which contains the metal as the beneficial effects of adding the Me cation or as part of the anion. A list of all and the excess of chloride anions on the Such suitable felts would be the nitrates, carbonates, rate of decomposition of ammonium perchlorate Sulfates, chromates, dichromates, etc. include. The 60 is not observed unless ammo-metal is also added both in the form of the cation and sodium nitrate. Generally speaking, it can also be present in the form of the anion, such as mixtures containing at least about 5%, and for example copper chromite. preferably about 5 to 15 percent by weight ammonium

Die Zerfallseigenschaften von Ammoniumperchlorat nitrat enthalten, die besten Ergebnisse. Die MengenThe decay properties of ammonium perchlorate nitrate contain the best results. The amounts

werden durch die Zufügung von mindestens 0,003 % ⁶5 der verschiedenen Zusatzstoffe, die zugegeben werdenare achieved by adding at least 0.003% ⁶ 5 of the various additives that are added

eines Metalls verbessert, wenn Ammoniumnitrat und sollen, stehen insoweit miteinander in Beziehung, alsof a metal, if ammonium nitrate and should, are related to each other in that

ein Überschuß an Chloridanionen auch vorhanden die Mindestmenge eines bestimmten erforderlichenAn excess of chloride anions also present the minimum amount of a certain required

sind, was nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Zusatzstoffes davon abhängt, in welcher Menge dieare, which is explained in detail below. Additive depends on the amount in which the

ZirkonZircon Chromchrome Titantitanium Kupfercopper Bleilead Silbersilver Manganmanganese Nickelnickel Quecksilbermercury Eiseniron Wismutbismuth Goldgold Platinplatinum Palladiumpalladium Zinkzinc CobaltCobalt Cadmiumcadmium Cercerium Aluminiumaluminum

anderen Zusatzstoffe vorliegen. Beispielsweise können die Mindestkonzentrationen an Metall und Chlorid etwas herabgesetzt werden, wenn die lugefUgte Menge an Ammoniumnitrat erhöht wkd; die Mindestmenge an Metall kann dadurch herabgesetzt werden, daß die zugefügte Menge an Chlorid erhöht wird. Es ist offensichtlich, daß Mischungen enthaltend möglichst ge· ringe Mengen an Metallen in der Praxis ganz besonders wünschenswert sind. Ein Vorteil der Gemische gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine geringere Menge an metallhaltigem Zusatzstoff benötigen, als allgemein bei Ammoniumperchlorat« explosiv- oder Treibgemischen angewandt wird.other additives are present. For example, the minimum concentrations of metal and chloride be decreased somewhat if the amount of ammonium nitrate added is increased; the minimum quantity metal can be decreased by increasing the amount of chloride added. It is obvious, that mixtures containing the smallest possible amounts of metals in practice are very particular are desirable. An advantage of the mixtures according to the present invention is that they require a smaller amount of metal-containing additive than generally with ammonium perchlorate « explosive or propellant mixtures are used.

Die Abkürzung der Induktionsperiode und der verbesserte Zerfall des Ammoniumperchlorat«, wie er gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird, wurden durch thermografische Analyse 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 295⁰C hält. Die aktiveren Proben verpufften, wenn sie eine Temperatur von etwa 25O⁰C erreichten. Die anderen zerfielen kurz vor Erreichen der Ofentemperatur.The shortening of the induction period and the improved decomposition of ammonium perchlorate obtained according to the present invention were measured by thermographic analysis. Mixtures comprising ammonium perchlorate, ammonium nitrate, and a metal salt, with or without addition of sodium chloride were prepared and weighed in glass reaction tubes and placed in an oven, which was adjusted so that it maintains a constant temperature of 295 ⁰ C. The more active samples fizzled when they reached a temperature of about 25O ⁰ C. The others disintegrated shortly before reaching oven temperature.

Die in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Kurven sind grafische Darstellungen der Temperatur gegen die Zeit, gemessen durch ein Thermoelement in den Versuchsgemischen. Die Kurve A ist die Thermographkurve, die mit einem Versuchsgemisch erhalten wurde, das 90 Gewichtsteile Ammoniumperchlorat, 10 Gewichtsteile Ammoniumnitrat und 0,0135 Gewichtsprozent Kaliumdichromat enthielt. Es erfolgte nur ein teilweiser Zerfall und ein mäßiger Temperaturanstieg fand statt, wobei ein Rückstand von etwa 70°/₀ unzersetztem Material zurückblieb. Die Kurve B zeigt das Ergebnis einer ähnlichen Mischung mit der Abänderung, daß noch 0,16 Gewichtsprozent 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°/₀ Ammoniumperchlorat, 15°/₀ Ammoniumnitrat und 0,03 GewichtsprozentThe in the F i g. Curves shown in Figures 1 and 2 of the drawing are graphs of temperature versus time as measured by a thermocouple in the experimental mixes. Curve A is the thermograph curve obtained with a test mixture containing 90 parts by weight of ammonium perchlorate, 10 parts by weight of ammonium nitrate and 0.0135 percent by weight of potassium dichromate. There was only a partial disintegration and a moderate rise in temperature took place to give a residue of about 70 remained ° / ₀ undecomposed material. Curve B shows the result of a similar mixture with the modification that 0.16 percent by weight of sodium chloride was added. Complete disintegration took place, reaching a temperature above the measuring range. The test mixture of the curve C underlying containing 85 ° / ₀ ammonium perchlorate, 15 ° / ₀ of ammonium nitrate and 0.03 percent by weight

Kurvef zugrunuoiiofivnwv tv·«««.. _Kurvef zugrunuoiiofivnwv tv · «« «.. _

92 Gewichtsprozent Perohlorat, 8 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, 0,015 Gewichtsprozent Dichromat und 0,23 Gewichtsprozent Natriumchlorid. Obwohl92 percent by weight peroxide, 8 percent by weight ammonium nitrate, 0.015 percent by weight dichromate and 0.23 weight percent sodium chloride. Even though

ίο die Mengen an Nitrat und Dichromat geringer waren als diejenige in der Mischung, die der Kurve C zugrunde lag, ergab die Zugabe des Chlorides einen extrem starken Zerfall. Ahnliche Ergebnisse wurden mit Mischungen erhalten, die 94,2 Teile Ammonium-ίο the amounts of nitrate and dichromate were lower than that in the mixture on which curve C was based, the addition of the chloride gave one extremely strong decay. Similar results were obtained with mixtures containing 94.2 parts of ammonium

«5 perchlorat, 6,6 Teile Ammoniumnitrat, 0,015°/₀ Kaliumdichromat und 0,20 °/₀ Natriumchlorid bzw. 91,0 Teile Ammoniumperchlorat, 9,0 Teile Ammoniumnitrat, 0,0125% Kaliumdichromat und 0,14% Natriumchlorid enthalten. "5 perchlorate, 6.6 parts of ammonium nitrate, 0.015 ° / ₀ potassium dichromate and 0.20 ° / ₀ sodium chloride and 91.0 parts of ammonium perchlorate, 9.0 parts of ammonium nitrate, 0.0125% potassium and 0.14% sodium chloride.

Die obigen Beispiele erläutern den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung. Selbstverständlich können verschiedene Variationen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The above examples illustrate the concept of the present invention. Of course Various variations can be made without departing from the scope of the invention leaving.

Claims

Patent claims:

1. Explosives mixture based on ammonium perchlorate with additions of ammonium nitrate, inorganic metal-containing salts and chlorides, characterized in that that there is at least 5 weight percent ammonium nitrate, at least 0.003 weight percent one Metal and at least one excess chloride anion per metal atom - based on the quantitative Composition of the theoretically formed metal chloride - contains.

2. Explosive mixture according to claim 1, characterized in that it is chromium as the metal, Contains copper, silver, nickel, iron, gold, palladium, cobalt or cerium.

3. Explosive mixture according to claim 1 or 2, characterized in that it contains 5 to 15 percent by weight ammonium nitrate and at least 10 chloride anions per metal atom.

1 sheet of drawings