DE2126921C3

DE2126921C3 - Energielieferndes, zur Herstellung von Sprengstoffen geeignetes eutektisches Gemisch mit niedrigem Erstarrungspunkt und seine Verwendung

Info

Publication number: DE2126921C3
Application number: DE19712126921
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 5090 Leverkusen Lingens
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels Troisdorf AG
Priority date: 1971-05-29
Filing date: 1971-05-29
Publication date: 1981-07-16
Also published as: GB1364132A; DE2126921A1; DE2126921B2

Description

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, -acetal, -thiocyanat und -hypophosphit, Acetamiden, Propionamiden und Methylaminnilrat. Der Nachteil dieser bekannten Gemische ist der, daß die meisten von ihnen bei Temperaturen oberhalb 0⁰C und einige wenige bei Temperaturen zwischen — 10⁰C 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 vor. -10° C noch flüssig sind.

Es wurde nun ein energieliefemdes, eutektisches Gemisch auf der Basis von sauerstoffabgebenden Salzen und verbrennbaren Verbindungen gefunden, das gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise 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 behoben werden können. Gemische, die diese Alkanolaminsalze in den genannten Anteilen enthalten, sind bis hinab zu mindestens - 10"C flüssig.

bei geeigneten Zusammensetzungen sind sie aber auch noch bei -20° C und noch tieferen Temperaturen flüssig.

Als Alkanolamine, deren Nitrate oder Perchlorate erfindungsgernäß eingesetzt werden, kommen primäre, sekundäre und tertiäre Alkanolamine infrage. Beispielsweise seien genannt: Äthanolamin, 2-Aminobutanol, 2-Aminoisobutanol, Diethanolamin, Triäthanolamin.
Es ist auch möglich, bis zu 50 Gew.-% der

ίο 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.

Das als Basis für die vorliegenden energie.iefernden, 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

jo 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. Hexamethylentetramin) 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 Sulfonsäuren, wie z. B.

*"> Ammoniumformat, Ammoniumacetat, Ammoniumsulfamat und die Amide dieser Säuren, wie z. B. Formamid, Acetamid, Harnstoff und dessen Abkömmlinge, wie Urethane, Ureide und Carbamidsäure.
Auch Ammoniumthiocyanat, AmriH-niumhypophosphit, Ammoniumthiosulfat, wasserfreies Natriumacetat und Mono- und Oligosaccharide eignen sich als gefrierpunktsemiedrigende, 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 erfindungsgemüßcn eutcktir.chen Gemische mit Quellmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gcw.-ⁿ/o. vorzugsweise 1 bis 5

^h'i Gew.-%, versetzt werden. Die Quellmittel schützen diese Gemische oder daraus hergestellte Arnmoniumtiitratsprengstoffe sowohl vor dem Entmischen als auch vor dem Kindringen von Wasser. Als Quellmittel

2i 26

kommen ζ. B. Oligo- oder Polysaccharide infrage. Beispielsweise seien genannt: Guarmehl, Johannisbrotkernmehl, Agar-Agar, Stärke, Cellulosederivate (z. B. deren Ester, Äther und Glycolate), Eiweißstoffe und Gelatinen, Gummiarabikum, Traganth und Alginate.

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

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 kann den eutektischen Gemischen Wasser zugesetzt werden. Zur Erhaltung der Energie ist es vorteilhaft, die zugegebene Wassermenge möglichst gering zu halten.

Die erfindungsgemäßen eutektischen Gemische 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 werden. Es kommen z. B. infrage Sprengstoffe auf der Basis von diesen eulektischen Gemischen und von:

Die Vorteile der erfindiingsgemäßen 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 Handhabungssiche, heit 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.

Beispiel 1

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.

Triäthanolaminnitrtt 70 — — — — —
Äthanolaminnitrat — 63 32 51 56 63

30

1. Brisanten Sprengstoffen, wie Pentaerythrittetranitrat, Tetranitromethylamia, Cycictrimethylentrinitramin, denen gegebenenfalls metallische Brennstoffe wie Aluminium oder Magnesi-jm hinzugefügt sein können.

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

Die Herstellung des eutektischen Gemisches kann erfolgen durch Zusammenschmelzen der einzelnen Komponenten oder durch Neutralisation 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 Gemische kann das eutektische Gemisch als solches den obengenannten Sprengstoffkomponenten beigegeben werden oder im fertigen Sprengstoffgemisch entstehen. 5;

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 for «) schlammartige Sprengstoffe vorgesehenen Apparaturen erfolgen.

|e nach Verwendungszweck können Zusammensetzung und Konsistenz der Sprengstoffe mit dem erfindungsgemäßen eutektischen Gemisch so variiert t>s werden, daß die Sprengstoffe in Form von Patronen oder als pump- ocltr gießfähige Masse zur Verfugung stehen.

Methylaminnitrat

Harnstoff

Ammoniumnitrat

10 — 16 17 20 10
10 27 32 17 24 27
10 10 20 15 - -

Beispiel 2

Es wurde ein eutektisches Gemisch folgender Zusammensetzung hergestellt:

Methylaminperchlorat 21 % Äthanolaminnitrat 40% Methylaminnitrat 13,5%

Harnstoff 13,5%

Ammoniumnitrat 12,0%

Dieses Gemisch enthält mehr als 30 Gew.-% der erfindungsgemäßen Alkanolamiri- bzw. Methylaminsalze; es ist demzufolge bei -20⁰C noch flüssig. Es enthält weiterhin soviel detonationsfähige Stoffe, daß es eine Bleiblockausbauchung nach Trauzl von 250cm³/10g ergibt

Beispiel 3

Die erfindungsgemäße eutektische Mischung, welche bei -20° C noch nicht erstarrt, bestehend aus

Eutektisches Gemisch	Teil<
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% Cyclotrimethylentrinitratnin.

Die Bleiblockausbauchung nach Trauzl beträgt 380 cm VIOg.

Beispiel 4
Ein Ammoniumnitratsprengstoff mit folgender Zusammensetzung

Ammoniumnitrat 49,59 j

Natriumnitrat 3,0%

Aluminium 10,0%

Hexogen 15,0% geliertes, eutektisches

Gemisch (wie in Beispiel 3) 223%

at eine Ausbauchung nach Trauzl von 480 bis 500 cm³/10 g.

Claims

Patentansprüche:

1. Energieliefemdes, 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.

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

3. Energieliefemdes, eutektisches Gemisch gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich noch 20 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-°/i>, Nitrate oder Perchlorate des Ammoniums und/oder Hydrazins und/oder Alkali- und/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. Verwendung der eutektischen Gemische nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung von energiereichen und handhabungssicheren Sprengstoffen mit brisanten Explosivstoffen und/oder weiteren Sauerstoff liefernden Salzen.