DE3120310A1

DE3120310A1 - Treibladungen mit einem gehalt an einem polyglycidylazid-polymeren

Info

Publication number: DE3120310A1
Application number: DE19813120310
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward 91367 Woodland Hills Calif. Flanagan; John Clarence 93003 Ventura Calif. Gray
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1981-05-21
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE3120310C2

Description

Treibladungen mit einem Gehalt an einem Polyglycidyl-
azid-Polymeren Die Erfindung betrifft Treibladungspulver und insbesondere solche mit einem Copolymeren aus Polyglycidylazid (GAP) und Nitrocellulose (NC) zur Erzielung von niedrigen isochoren Flamstemperaturen und einem hohen Massenimpetus (spezifische Energie).
In den letzten 10 Jahren wurden beträchtliche Fortschritte auf dem Gebiet der Treibladungspulver erzielt. Die herkömmlichen Treibladungspulver gemäß US-Army Propellant Manual No .AMCP-706-1 50 Februar 1965, beruhen auf Nitrocellulose, Nitroglycerin (NG) und Nitroguanidin (NQ).
Wesentliche Verbesserungen im Vergleich zu den Treibladungspulvern des Manual AMCP-706-150 wurden erzielt durch Einverleiben von Triaminogutanidinnitrat ((AGN) und Cyclotetramethylentetranitamin (HMX) in eine Nitrocellulose- Grundmatrix (US-PSen 3 732 130, 3 732 131 und 3 909 323).
Während die fortgeschrittenen Treibladungspulver auf Basis TAGN/HMX/NC ein verbessertes Betriebsverhalten zeigen, so enthalten diese Treibladungspulver jedoch im allgemeinen eine größere Menge des festen Oxidierstoffs (TAGN und HMX) als Bindemittel (NC), bezogen auf das Gewicht. Dies kann wiederum zu einer erratischen Ballistik unter extremen Wetterbedingungen führen, bei denen das Treibladungspulver äußerst niedrigen Temperaturen (weniger als -250F) ausgesetzt wird. Aufgrund des sehr niedrigen Gehalts an dem polymeren Bindemittel wird das Treibladungspulver brüchig und es kann zu Rißbildungen oder gar zu einem Zerspringen desselben kommen. Hierdurch werden größere Flächen für einen sofortigen Abbrand freigesetzt. Dies führt zu einem Überdruck im Lauf.
Andererseits beruhen Treibladungspulver, welche gemäß US-PS 3 948 697 inhibiert sind, auf den Rest-Hydroxylgruppen der Nitrocellulose, welche eine stärkere Oberflächenbindung herbeiführen. Die Einverleibung von Weichmachern, welche zusätzliche Hydroxylgruppen enthalten, wie Polyäthylenglykol, führen zu einer drastischen Verringerung des Gesamtbetriebsverhaltens, da die Bildungswärme oder Verbrennungswärme des Weichmachers durch die Hydroxylgruppen herabgesetzt wird.
Es wind somit erfindungsgemäß eine Familie von Treibladungspulvern mit niedrigen isochoren Flammentemperaturen und hohem Massenimpetus geschaffen. Diese Treibladungspulver umfassen im wesentlichen Nitrocellulose und Polyglycidylazid. Zusätzlich kann es sich dabei um Feststoffe handeln, die mit TAGN und/oder HMS beladen sind. Primär handelt es sich dabei um Treibladungspulver für Gewehre oder Kanonen oder dergl.. Es können jedoch verschiedene Hilfsstoffe für Treibladungspulver zugesetzt werden, welche die Ballistik verbessern oder das chemische oder physikalische Verhalten, sodaß diese Treibladungspulver auch für andere pyrotechnische Einrichtungen verwendet werden können.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Treibladungspulver zu schaffen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, verbesserte Treibladungspulver für Gewehre oder Kanonen zu schaffen. Diese sollen insbesondere einen hohen Masseimpetus haben sowie überlegene Eigenschaften bei niedrigen Umgebungstemperaturen. Erfindungsgemäß wird GAP verwendet, welches mit NC copolymerisiert ist.
Erfindungsgemäß wird ein Treibladungspulver geschaffen, das Nitrocellulose (NC) und Polyglycidylazid (GAP) umfaßt. Das Polyglycidylazid wird als energiereiches Bindemittel verwendet. Es umfaßt einen aliphatischen Polyäther mit terminalen Hydroxylgruppen und mit seitenständigen Alkylazidgruppen. Das GAP-3indemittel ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung SN 4 578 vom 8. Januar 1979 bei schrieben.
NC/GAP-Treibladungspulver können bereitet werden mit einem Verhältnis der Beswandteile im Bereich von 1 Teil NC zu 2 Teilen GAP bis 4 Teilen NC zu 1 Teil GAP. Der bevorzugte Bereich erstreckt sich von etwa 55 bis etwa 85 Gew.% NC und etwa 45 bis etwa 15 Gew.% GAP . Zusätzlich können Spuren von bis zu etwa 0,5 Gew.% Resorcin als Stabilisator vorhanden sein.
ber Masseimpetus der NC/GAP-Treibladungspulver kann gesteigert werden durch Beladung mit Feststoffen. Eine Familie von mit Feststoffen beladenen Treibladungspulvern umfaßt etwa 10 bis etwa 40 Ges.% NC, etwa 15 bis etwa 30 Gew.% GAP, etwa 20 bis etwa 70 Gew.% HMX und etwa 0,2 bis etwa 0,5 Ges.% Resorcin. Eine weitere Familie von mit Feststoffen beladenen NC/GAP-Treibladungspulvern umfaßt etwa 10 bis etwa 40 Gew.% NC, etwa 15 bis etwa 30 Gew.% GAP und etwa 20 bis etwa 75 Ges.% TAGN, etwa 5 bis etwa 55 Ges.% HMX sowie etwa 0,2 bis etwa 0,5 Gew.% Resorcin.
Einen Vergleich der NC/GAP-Treibladungs-Familie mit NC/NG-Treibladungspulvern und TAGN/HMX/NC-Treibladungspulvern gewinnt man aus der nachfolgenden Tabelle I Tabelle I Treibladungs- Typ Masse- Flammen- Molekulargepulver impetus temperatur wicht (St-lb/lb) (Fuß-kg/kg) (°K) nicht mit NC 305 000 2417 22,06 Feststoffen NC 339 000 3000 24,58 beladen NC/GAP 327 OoO 2321 19,74 (1,5:1) NC/GAP 342 000 2647 21,55 (4:1) mit Feststof- NC/NG/NQ 336 000 2594 21,53 fen bela- NC/TAGN/ den HMX 352 000 2483 19,60 NC/GAP/ TAGN/HMX 370 000 2595 19,51 1 Fuß = 30 cm Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1 Erfindungsgemäß wird ein Treibladungspulver für Geschosse hergestellt, welches aus 60 Gew.% NC und 40 Gew.% GAP besteht. Dieses Treibladungspulver führt zu einer isochoren Flammentemperatur von 2321 0K, zu einem Masseimpetus von 327 000 ft-lb/lb sowie zu einem Molekulargewicht von 19,74.
Beispiel 2 Es wird ein Treibladungspulver für Geschosse hergestellt, welches aus 80 Gew.% NC und 20 Gew.% GAP besteht. Dieses Treibladungspulver führt zu einer isochoren Flammentemperatur von 26470K, zu einem Massenimpetus von 342 000 ft-lb/lb und zu einem Molekulargewicht von 21,55.
Beisriiel 3 Ein Treibladungspulver wird hergestellt, bestehend aus 38 Gew.% NC, 20 Gew.% GAP, 20 Ges.% TAGN und 22 Gew.% HMX.
Dieses führt zu einer isochoren Flammentemperatur von 24830K, zu einem Massenimpetus von 352 000 ft-lb/lb und zu einem Molekulargewicht von 19,60.
Somit wrd erfindungsgemäß ein Treibladungspulver auf Basis von Nitrocellulose und Polyglycidylazid geschaffen.
Dabei können die Nitrocellulose und das Polyglycidylazid als Mischung vorliegen oder chemisch gebunden oder als Copolymeres.

Claims

Patentansprüche Treibladungspulver, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Nitrocellulose (NC) und Polyglycidyl3zid (GAP).
2. Treibladungspulver nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch etwa 0,2 bis etwa 0,5 Gew.% Resorcin aLs Stabilisator.
3. Treibladungspulver nach einem der klsprUche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrocellulose und das Polyglycidylazid in einem GewichtsverhEl-snis kombiniert sind, welches im Bereich von etwa 1 Teil NC zu etwa 2 Teilen GAP bis etwa 4 Teile NC zu etwa 1 Teil GS liegt.
4. Treibladungspulver nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 55 bis etwa 85 Gew% NC und etwa 45 bis etwa 15 Gew.% GAP enthält.
5. Treibladungspulver nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 60 Gew.% NC und etwa 40 Gew.% GAP enthält.
6. Treibladungspulver nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 80 Gew.% NC und etara 20 Gew.% GAP enthält.
7. Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 10 bis etwa 40 Gew.% NC, etwa 15 bis etwa 30 Gew.% GAP und etwa 20 bis etwa 70 Gew.% Cyclotetramethylentetranitramin umfaßt.
Treibladungspulver nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 10 bis etwa 40 Ges.% NC, etwa 15 bis etwa 30 Gew.% GAP, etwa 5 bis etwa 35 Gew.% Cyclotetramethylentetranitraniin (HMX) und etwa 20 bis etwa 75 Gew.% Triaminoguanidinnitrat (TAGN) umfaßt.
9. Treibladungspulver nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 38 Gew.% NC, etwa 20 Gew.% GAP, etwa 20 Gew.% TAGN und etwa 22 Gew.% HMX umfaßt.