DE2126921A1

DE2126921A1 - Energieliefernde, eutektische Gemische mit niedrigem Erstarrungspunkt

Info

Publication number: DE2126921A1
Application number: DE19712126921
Authority: DE
Inventors: Maximilian Dr. 5670 Opladen; Lingens Paul Dr. 5090 Leverkusen; Ratz Heinz Dr. 5300 Bonn. C06b 15-00 Klünsch
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1971-05-29
Filing date: 1971-05-29
Publication date: 1972-11-30
Also published as: GB1364132A; DE2126921C3; DE2126921B2

Description

Troisdorf, den 28. Mai 1971 71 050 (1914) Dr.Sk/Ko

DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln

"Energieliefernde, eutektische Gemische mit niedrigem Erstarrungspunkt"

Die Erfindung betrifft unter -10°C flüssige, energieliefernde, eutektische Gemische aus schmelzbaren Komponenten und ihre Verwendung in Sprengstoffen.

Bekannt sind gas- und energieliefernde, eutektische Gemische auf der Basis von Ammoniumnitrat/Harnstoff und Verbindungen wie Ammoniumsulfamat, -thiosulfat, -formiat, -acetat, -thiocyanat und -hypophosphit, Acetamiden, Propionamiden und Methylaminnitrat. Der Nachteil dieser bekannten Gemische ist der, daß die meisten von ihnen bei Temperaturen oberhalb O⁰C und einige wenige bei Temperaturen zwischen -1O⁰C und 0°C erstarren; unterhalb -10⁰C sind alle diese Gemische fest. Für die Verwendung in der Praxis ist es jedoch wichtig, daß die eutektischen Gemische auch bei Temperaturen unterhalb von -10⁰C noch flüssig sind. .

Es wurde nun ein energielieferndes, eutektisches Gemisch auf der Basis von sauerstoffabgebenden Salzen und verbrennbaren

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Verbindungen gefunden, das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an mindestens 30 Gew.%, vorzugs\v^reise 50 bis 70 Gew.%, an Nitraten und/oder Perchloraten von Alkanolaminen und einen Erstarrungspunkt unterhalb von -10⁰C.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch den Zusatz von Alkanolaminnitraten oder -perchloraten der Erstarrungspunkt von eutektischen Gemischen, die überwiegend aus sauerstoffabgebenden Salzen und verbrennbaren Verbindungen bestehen, sehr stark.herabgesetzt wird, so daß damit die wichtigsten Nachteile der bekannten energieliefernden, eutektischen Gemische beho-

ben werden können. Gemische, die diese Alkanolaminsalze in den genannten Anteilen enthalten, sind bis hinab zu mindestens -10⁰C flüssig, bei geeigneten Zusammensetzungen sind sie aber auch noch bei ~20°C und noch tieferen Temperaturen flüssig.

Als Alkanolamine, deren Nitrate oder Perchlorate erfindungsgemäß . eingesetzt werden, kommen primäre, sekundäre und tertiäre Alkanolamine infrage. Beispielsweise seien genannt: Äthanolamin, 2-Aminobutanol, 2-Aminoisobutariol, Diäthanolamin, Tri- k äthanolamin.

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Es ist auch möglich, bis zu 50 Gew.% der Alkanolaminsalze durch die Alkylaminnitrate oder -perchlorate zu ersetzen, ohne daß der Erstarrungspunkt über -10°C ansteigt. Die Alkylreste dieser Alkylaminsalze können die gleichen wie diejenigen der entsprechenden Alkanolamine sein, sie können aber auch von diesen verschieden sein. Bevorzugt wird Methylaminnitrat eingesetzt.

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Das als Basis für die vorliegenden energieliefernden, eutektischen Gemische eingesetzte eutektische Gemisch aus sauerstoffabgebenden Salzen und den Gefrierpunkt dieser Salze herabsetzenden verbrennbaren Substanzen besteht einerseits aus Sauerstoff liefernden, anorganischen Salzen und andererseits aus den Erstarrungspunkt dieser Salze herabsetzenden verbrennbaren Verbindungen. Sein Anteil an der gesamten eutektischen Mischung liegt zwischen 20 und 70 Gew.%, vorzugsweise zwischen 30 und 50 Gew.%. .

Als anorganische Salze kommen hauptsächlich Ammoniumnitrat und/ oder Natriumnitrat infrage. Aber auch andere Alkali- oder Erdalkalinitrate und/oder Perchlorate können verwendet werden.

Die verbrennbaren Verbindungen umfassen die Nitrate und Perchlorate von Aminen und Abkömmlingen des Ammoniaks. Als Amine können primäre, sekundäre und tertiäre Alkyl- und Arylamine (z.B. Methylamin, Äthylamin, Anilin, Phenylendiamin), cyclische Amine (z.B. Hexamethylentetrami.n) oder mehrwertige. Amine eingesetzt werden (z.B. Äthylendiamin, Hexamethylendiamin oder Tetraäthylenpentamin).

Die Abkömmlinge des Ammoniaks umfassen Hydrazin, Harnstoff und dessen Substitutionsprodukte, Urethane, Guanidin und quartäre Ammoniumverbindungen.

Als gefrierpunktserniedrigende, verbrennbare Verbindungen eignen sich weiterhin die Ammoniumsalze aliphatischer Carbon- und

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Sulfonsäuren, wie z.B. Ammoniumformat, Amrnoniumacetat, Ammoniumsulf amat und die Amide dieser Säuren, wie z.B. Formamid., Acetamid, Harnstoff und dessen Abkömmlinge, wie Urethane, Ureide und Carbaminsäure.

Auch Ammoniumthiocyanat, Ammoniumhypophosphit, Ammoniumthiοsulfat, wasserfreies Natri.umacetat und Mono- und Oligosaccharide eignen sich als■gefrierpunktserniedrigende, verbrennbare Verbindungen.

Bevorzugt werden als Hauptbestandteile des als Basis dienenden eutektischen Gemisches Ammoniumnitrat und Harnstoff im Gewichtsverhältnis 1 : (0,6 bis 1,5) eingesetzt.

Den erfindungsgemäßen eutektischen Gemischen können auch flüssige, in diesen;lösliche Verbindungen zugesetzt werden, wie . hochsiedende Alkohole (Glycerin, Glycol, Diglycol u.a.).

Zur Steuerung der Konsistenz können die erfindungsgemäßen eutektischen Gemische mit Quellmitteln in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.%, versetzt v/erden. Die Quellmittel schützen diese Gemische oder daraus hergestellte Ammoniumnitratsprengstoff e sowohl vor dem Entmischen als auch vor dem Eindringen von ¥asser. Als Quellmittel kommen z.B. Oligo- oder Polysaccharide infrage. Beispielsweise seien genannt: Guarmehl, Joharmisbrotkernmehl, Agar-Agar, Stärke, Cellulosederivate (z.B. deren Ester, Äther und Glyeolate), Eiweißstoffe und Gelatinen, Gummiarabikum, Traganth und Alginate.

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Als Quellmittel kommen auch Andickmittel wie Polyacrylamide, Polyacrylsäuren, Polyvinylalkohol und Polyoxymethylen infrage; ebenfalls können inerte, feinverteilte Andickmittel wie Bentonite, Kieselsäure und Silikate eingesetzt werden.

Gegebenenfalls können die Quellmittel auch vernetzt werden. Durch Zusatz von antibakteriellen Mitteln, wie z.B. Salicylsäure, können die Quellmittel haltbar gemacht werden.

Zum besseren Auflösen der Andickmittel und zur Verflüssigung der schmelzbaren Komponenten können den eutektischen Gemischen bis zu 40 Gew.%, vorzugsweise bis zu 20 Gew.%, Wasser zugesetzt v/erden. Zur Erhaltimg der Energie ist es vorteilhaft, die zugegebene Wassermenge möglichst gering zu halten.

Die erfindungsgemäßen eutektischen Geraische liefern bei ihrer Umsetzung Energie und Wärme und sind deshalb als solche direkt als Sprengstoffe einsetzbar oder können zur Herstellung von Sprengstoffen verwendet werden.

Mit den erfindungsgemäßen eutektischen Gemischen können energiereiche Sprengstoffgemische mit einstellbarer Handhabungssicherheit gefertigt v/erden. Es kommen z.B. infrage Sprengstoffe auf der Basis von diesen eutektischen Gemischen und von:

1. Brisanten Sprengstoffen, wie Pentaerythrittetranitrat, Tetranitromethylamin, Cyclotrimethylentrinitramin, denen gegebenenfalls metallische Brennstoffe wie Aluminium oder Magnesium hinzugefügt sein können.

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2. Sprengstoffen auf der Basis von Sauerstoff liefernden Salzen wie Ammoniumnitrat, Alkali- oder Erdalkalinitrate und/oder -perchloraten, denen gegebenenfalls brisante Sprengstoffe und/oder metallische Brennstoffe hinzugefügt sein können.

Weiterhin können mit den erfindungsgemäßen eutektisehen Gemischen auch Sprengstoffe hergestellt werden, die als weitere verbrennbare Komponente nur einen metallischen Brennstoff wie z.B. -Aluminium oder Magnesium enthalten. ■

Die Herstellung des eutektischen Gemisches kann erfolgen durch Zusammenschmelzen der einzelnen Komponenten oder durch Neutra- · lisation des Gemisches der Amine mit den entsprechenden Säuren, Auflösen der übrigen Komponenten der eutektischen Schmelze und Abdampfen des Wassers. Während der Neutralisation können Säuren oder Basen auch mit den übrigen Komponenten gemischt sein, soweit keine unerwünschten Nebenreaktionen auftreten.

Für die Herstellung von Sprengstoffen auf der Basis dieser flüssigen, eutektischen Gemischen kann das eutektische Gemisch als solches den obengenannten Sprengstoffkomponenten beigegeben werden oder im fertigen Sprengstoffgemisch entstehen.

Die Andickmittel können dem flüssigen, eutektischen Gemisch oder der fertigen Sprengstoffmischung zugesetzt werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sprengstoffe kann in den für herkömmliche Sprengstoffe oder für schlammartige Sprengstoffe vorgesehenen Apparaturen erfolgen.

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Je nach Verwendungszweck können Zusammensetzung und Konsistenz der Sprengstoffe mit dem erfindungsgemäßen eutektischen Gemisch so variiert werden, daß die Sprengstoffe in Form von Patronen oder als pump- oder gießfähige Masse zur Verfügung stehen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen eutektischen Gemische und der mit ihnen gefertigten Sprengstoffe liegen darin, daß sie bei Temperaturen unterhalb -10⁰C verwendet werden können. Weitere Vorteile sind, daß die Energie, Detonationsfähigkeit und Konsistenz der eutektischen Gemische und der mit ihnen gefertigten Sprengstoffe in weiten Grenzen variiert werden können. Die Handhabungssicherheit dieser eutektischen Gemische bzw. der mit ihnen gefertigten Sprengstoffe hängt von dem Anteil der detonationsfähigen Komponenten ab; sie ist jedoch stets erheblich besser als diejenige der detonationsfähigen Komponenten alleine.

Die folgenden Beispiele beschreiben und erläutern die Erfindung, Sie sollen den erfindungsgemäßen Gedanken in keiner Weise beschränken .

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Beispiel 1

—	63	32	51	56	63
10	-	16	17	20	10
10	27	32	17	24	27
10	10	20	15

Die Zusammensetzung der folgenden sechs eutektischen Gemische sind erfindungsgemäß. Sie wurden durch Zusammenschmelzen der einzelnen Komponenten hergestellt und haben die in der folgenden Tabelle aufgeführte gewichtsmäßige Zusammensetzung. Sie sind alle bei -20⁰C noch flüssig; einzelne sind auch bei -35°C noch flüssig.

Triäthanolaminnitrat 70 - - - - -

fc Äthanolaminnitrat Methylaminnitrat Harnstoff Ammoniumnitrat

Beispiel 2

Das folgende bei -20⁰C noch flüssige, eutektische Gemisch enthält soviel detonationsfähige Stoffe, daß es eine Bleiblockausbauchung nach Trauzl von 250 cm /10 g ergibt.

Methylaminperchlorat 21 %

Äthanolaminnitrat . 40 %

Methylaminnitrat 13,5 %

Harnstoff 13,5 %

Ammoniumnitrat 12,0 %

Werden 100 Teile von diesem eutektischen Gemisch mit 0,5 Teilen Guarmehl und 25 Teilen Aluminium versetzt, so erhält man eine Bleiblockausbauchung nach Trauzl von mehr als 400 ein /10 g.

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Beispiel 3

Die erfindungsgemäße eutektische Mischung, welche bei -20⁰C noch nicht erstarrt, bestehend aus

Eutektisches Gemisch · Teile

Methylaminperchlorat 16,0

Äthanolaminnitrat 45,0

Methylaminnitrat 16,0

Harnstoff , 12,0

Ammoniumnitrat 11,0

Guarmehl 2,5

wurde verwendet zur Herstellung eines plastischen Sprengstoffes mit folgender Zusammensetzung:

30 % geliertes, eutektisches Gemisch, 70 % Cyclotrimethylentrinitramin.

Die Bleiblockausbauchung nach Trauzl beträgt 380 cnr/10 g·

Beispiel 4

Ein Ammoniumnitratsprengstoff mit folgender Zusammensetzung

Ammoniumnitrat 49,5 %

Natriumnitrat 3,0 %

Aluminium 10,0 %

Hexogen 15,0 %

meliertes, eutektisches Gemisch

(wie in Beispiel 3) 22,5 %

hat eine Ausbauchung nach Trauzl von 480 bis 500 cm^/10 g.

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Claims

Patentansprüche

/i J Energieliefernd.es, zur Herstellung von Sprengstoffen geeignetes, eutektisches Gemisch auf der Basis von sauerstoffabgebenden Salzen und den Gefrierpunkt dieser. Salze herabsetzenden, verbrennbaren Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 30 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.%, Nitrate und/oder Perchlorate von Alkanolaminen enthält und einen Erstarrungspunkt <-10°C besitzt,

w 2. Energielieferndes, eutektisches Gemisch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 50 Gew.% der Alkanolaminsalze durch Alkylaminnitrat oder -perchlorat, vorzugsweise Methylaminnitrat, ersetzt sind.

3. Energielieferndes, eutektisches Gemisch gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich noch 20 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 30 .bis 50 Gew.%, Nitrate oder Perchlorate des Ammoniums und/oder Hydrazine und/oder Alkali- und/

fc oder Erdalkalimetalle enthält.

4. Energiereiche, eutektische Gemische gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Andickmittel und gegebenenfalls Wasser in Anteilen bis zu 5 % enthalten.

5. Energiereicher Sprengstoff auf der Basis von eutektischen Gemischen gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemisch zusätzlich noch wasserunlösliche, brisante Explosivstoffe enthält.

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6» Energiereicher Sprengstoff auf der Basis von eutektischen Gemischen gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemisch zusätzlich noch Ammoniumnitrat und/ oder Metallpulver enthält.

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