RU2235085C1 - Состав пиротехнический механоактивированный - Google Patents
Состав пиротехнический механоактивированный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235085C1 RU2235085C1 RU2003106545/02A RU2003106545A RU2235085C1 RU 2235085 C1 RU2235085 C1 RU 2235085C1 RU 2003106545/02 A RU2003106545/02 A RU 2003106545/02A RU 2003106545 A RU2003106545 A RU 2003106545A RU 2235085 C1 RU2235085 C1 RU 2235085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite
- aluminum
- pyrotechnic
- industrial
- molybdenum trioxide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к пиротехническим составам, содержащим в качестве горючего металл, а в качестве окислителя оксид металла. Состав может быть использован в пиротехнических устройствах различного назначения: капсюлях-воспламенителях, огнепроводных шнурах и др. Предложен пиротехнический состав, содержащий промышленные порошки алюминия и триоксида молибдена (МоО3), которые предварительно механоактивированы в энергонапряженной шаровой мельнице в присутствии 30-50 мас.% нейтральной жидкости. Этот состав обладает высокими скоростями горения и воспламеняемостью и в то же время отличается высокими энергетическими характеристиками, хорошей стойкостью и простотой изготовления из промышленных порошков алюминия и триоксида молибдена. Продукты сгорания состава не содержат вредных веществ. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к пиротехническим составам, содержащим в качестве горючего металл, а в качестве окислителя оксид металла, и может быть использовано в пиротехнических устройствах различного назначения: капсюлях-воспламенителях, огнепроводных шнурах и др.
Пиротехнические средства широко применяются в промышленности, космосе, военном деле и других областях. В частности, термитные составы на основе смесей алюминия с окислами металлов используются как источник энергии при сварке и обработке металлов, в зажигательных и безгазовых составах (см., например, А.А.Шидловский. Основы пиротехники. - М.: Машиностроение, 1973, с. 284-287).
Скорость горения алюмотермитных составов, приготовленных из промышленных порошков в смесителях лопастного или мельничного типа, обычно не превышает 10-20 мм/с, что ограничивает область их применения.
Наиболее близким составом к предлагаемому по технической сущности (прототипом) является известный термитный состав, содержащий в качестве горючего промышленный порошок металлического алюминия (Al) и в качестве окислителя триоксид железа (Fе2О3) при массовом соотношении Al:Fe2O3=1:3 (А.А.Шидловский. Основы пиротехники. - М.: Машиностроение, 1973, с.219).
Состав прототип отличается высокими энергетическими показателями, хорошей стойкостью и простотой изготовления (перемешивание компонентов в обычных смесителях), но из-за низкой скорости горения (10-20 мм/с) и трудной воспламеняемости его применяют в основном при сварке металлов, термитно-зажигательных составах, но, например, для использования в капсюлях-воспламенителях или огнепроводных шнурах он не пригоден.
Задачей предлагаемого изобретения является создание такого состава, который, сохраняя достоинства прототипа, а именно высокие энергетические показатели, хорошую стойкость и простоту изготовления из промышленных порошков, обладал бы значительно более высокой скоростью горения и воспламеняемостью, что позволит использовать его в качестве воспламеняющего состава в капсюлях-воспламенителях, огнепроводных шнурах и других пиротехнических устройствах.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым пиротехническим составом, содержащим промышленные порошки алюминия и оксид металла, который в качестве оксида металла содержит триоксид молибдена (МоО3) и содержит оба компонента, предварительно механоактивированные путем перемешивания и измельчения в энергонапряженной шаровой мельнице в присутствии 30-50% по массе нейтральной жидкости, при следующем соотношении, мас.%:
Алюминий 35 - 50
МоО3 Остальное
Нейтральная жидкость, в присутствии которой проводится механическая активация порошков компонентов предлагаемого состава, представляет собой жидкий летучий углеводород.
В качестве исходных компонентов в предлагаемом составе используются промышленно производимые порошки алюминия и МоО3 технической чистоты с содержанием активных компонентов более 95%. Триоксид молибдена в качестве окислителя был выбран из-за высокого содержания кислорода и реологических свойств кристаллов, позволяющих при смешении в мельнице добиваться уменьшения размеров частиц и большей гомогенности перемешивания по сравнению с другими оксидами. Триоксид вольфрама не уступает МоО3, но значительно дороже. Оксид железа (Fе2О3) для использования в предлагаемом составе не пригоден из-за его высокой твердости (из-за абразивного эффекта возможно возникновение химической реакции с алюминием на стадии перемешивания). Средний размер исходного промышленного порошка МоО3 составляет 40-50 мкм. Алюминиевые порошки разных марок имеют различную дисперсность. В предлагаемом составе можно использовать различные промышленные порошки алюминия: полидисперсный Аl с размерами частиц 1-100 мкм и удельной поверхностью более 0,4 м2/г, например, сферический Аl со средним размером частиц 5-7 мкм (типа АСД-4) или пиротехническую пудру с частицами чешуйчатой формы толщиной 1-2 мкм и поперечными размерами до 100 мкм (типа ПП-2).
Смешение и механическая активация компонентов предлагаемого состава производится в энергонапряженной шаровой мельнице в нейтральной атмосфере с добавлением 30-50% по массе нейтральной жидкости. В качестве нейтральной жидкости можно использовать любой летучий жидкий углеводород: алифатический, циклический или ароматический, например гексан, толуол, циклогексан, бензин и др. При этом режимы обработки подбираются таким образом, чтобы происходило уменьшение размеров крупных частиц до 15-20 мкм, происходила максимальная гомогенизация (перемешивание) смеси, но химического взаимодействия между компонентами не было. Для смешения и активации может быть использована вибрационная мельница Аронова (Аронов М.И. Приборы и техника эксперимента, 1959, № 1, с.153) с энергонапряженностью 9 Вт/г, время смешения компонентов 3-4 мин. После смешения готовая смесь высушивается до удаления жидкости.
Пример.
33 г порошка МоО3 технической чистоты и 27 г алюминиевого порошка марки ПП-2 помещают в вибрационную мельницу с энергонапряженностью 9 Вт/г и заливают 30 г гексана. Барабан мельницы продувается аргоном. Обрабатывают смесь в мельнице в течение 3 мин циклами по 30 сек с промежутками в 1 мин. Размер частиц в полученной гомогенной смеси порошков составляет 15-20 мкм. Удаляют гексан из смеси высушиванием.
Относительная плотность состава 0,3. Скорость горения 400 м/с.
В результате испытаний предлагаемого состава при других соотношениях компонентов в заявленных пределах установлено: состав имеет высокую скорость горения: при уплотнении до 0,7 от максимальной плотности скорость горения = 1,5-2 м/с в зависимости от типа использованного алюминия, а при уплотнении 0,3-0,4 происходит ускорение горения до 400 м/с с переходом во взрыв. Состав легко воспламеняется от теплового источника с температурой выше 600°С (нагрев нихромовой проволочки электротоком) и выдерживает нагрев на воздухе до 300°С в течение длительного времени (более 8 часов). При механическом воздействии (удар - падение груза 10 кг с высоты 1 м) состав не взрывается.
Как видно из приведенных результатов испытаний, предлагаемый состав значительно превосходит известный состав (прототип) по скорости горения и воспламеняемости, что позволит использовать его в капсюлях-воспламенителях, огнепроводных шнурах и других пиротехнических устройствах с высокими требованиями по скорости горения и воспламеняемости.
Важно отметить, что столь высокие скорости горения и воспламеняемость для алюмотермитных составов на основе порошков алюминия с частицами микронного размера (5-20 мкм) в литературе не описаны. Такие скорости (от 20 см/с до 400 м/с) характерны для разрабатываемых в последнее время пиротехнических составов нового типа - так называемых “метастабильных межмлекулярных композитов” (MIC) (Son S.F., Busse J.R., Asay B.W. et al. Propagation Studies of Metastable Intermolecular Composites (MIC) // In - Proc. Twenty-Ninth Intern. Pyrotechnics Seminar. Edited by F.J. Schelling. Westminster, Colorado July 14-19, 2002, pp.203-212), которые содержат наночастацы алюминия с размером порядка 20-100 нм. Технология изготовления такого ультрадисперсного алюминия очень сложная и пожароопасная. Из-за крайне высокой активности такого алюминия его нельзя использовать сразу после изготовления без предварительной пассивации. Пригодный к использованию и длительному хранению наноразмерный алюминий содержит значительное количество окисной пленки (до 20-40% по массе от активного алюминия), что значительно снижает энергетические характеристики MIC-состава. Кроме того, смешение компонентов MIC-состава проводят на субмикронном уровне специальными дорогостоящими способами, например, с использованием ультразвукового смешения суспензии компонентов в избытке дисперсионной жидкости.
Метастабильный композит MIC, как и предлагаемый состав, благодаря характерным для них высоким скоростям горения и воспламеняемости можно использовать в быстродействующих электрических капсюлях-воспламенителях без наиболее часто использующихся свинецсодержащих воспламеняющих веществ (S. F. Son, M. A. Hiskey, D. L. Naud et al. Lead-Free Electric Matches // In - Proc. Twenty-Ninth Intern. Pyrotechnics Seminar. Edited by F.J. Schelling. Westminster, Colorado July 14-19, 2002, pp.871-877).
Таким образом, предложен пиротехнический состав, который обладает высокой скоростью горения и воспламеняемостью и в то же время отличается высокими энергетическими характеристиками, хорошей температурной стойкостью и простотой изготовления из промышленных порошков алюминия и триоксида молибдена. Продукты сгорания состава не содержат вредных веществ.
Claims (2)
1. Пиротехнический состав, содержащий промышленные порошки алюминия и оксида металла, отличающийся тем, что в качестве промышленного порошка оксида металла он содержит промышленный порошок триоксида молибдена, при этом промышленные порошки алюминия и триоксида молибдена предварительно механоактивированы путем перемешивания и измельчения в энергонапряженной шаровой мельнице в присутствии 30-50 мас.% нейтральной жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Промышленный порошок
алюминия 35-50
Промышленный порошок
триоксида молибдена Остальное
2. Пиротехнический состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтральной жидкости он содержит жидкий летучий углеводород.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106545/02A RU2235085C1 (ru) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Состав пиротехнический механоактивированный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106545/02A RU2235085C1 (ru) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Состав пиротехнический механоактивированный |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2235085C1 true RU2235085C1 (ru) | 2004-08-27 |
RU2003106545A RU2003106545A (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=33414088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003106545/02A RU2235085C1 (ru) | 2003-03-12 | 2003-03-12 | Состав пиротехнический механоактивированный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2235085C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010004738A1 (de) * | 2010-01-14 | 2011-07-21 | WANO Schwarzpulver GmbH, 38704 | Hochenergetisches Schwarzpulver und Verfahren zu seiner Herstellung |
RU2444560C1 (ru) * | 2010-07-01 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Металлсодержащая присадка к топливам, способ ее получения и способ ее применения |
RU2663047C1 (ru) * | 2017-04-04 | 2018-08-01 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознамёнец" | Способ изготовления пиротехнических составов |
-
2003
- 2003-03-12 RU RU2003106545/02A patent/RU2235085C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШИДЛОВСКИЙ А.А. Основы пиротехники. - М.: Машиностроение, 1973, с.219. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010004738A1 (de) * | 2010-01-14 | 2011-07-21 | WANO Schwarzpulver GmbH, 38704 | Hochenergetisches Schwarzpulver und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE102010004738B4 (de) * | 2010-01-14 | 2012-12-06 | Wano Schwarzpulver Gmbh | Schwarzpulver und Verfahren zu seiner Herstellung |
RU2444560C1 (ru) * | 2010-07-01 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) | Металлсодержащая присадка к топливам, способ ее получения и способ ее применения |
RU2663047C1 (ru) * | 2017-04-04 | 2018-08-01 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Краснознамёнец" | Способ изготовления пиротехнических составов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zarko et al. | Energetic nanomaterials: Synthesis, characterization, and application | |
Brousseau et al. | Nanometric aluminum in explosives | |
Comet et al. | Sulfates‐based nanothermites: an expanding horizon for metastable interstitial composites | |
US20130000800A1 (en) | Homogeneous mesoporous nanoenergetic metal oxide composite fabrication methods | |
Azhagurajan et al. | Thermal and sensitivity analysis of nano aluminium powder for firework application | |
Ritter et al. | High explosives containing ultrafine aluminum ALEX | |
Gibot et al. | SnO2–polyaniline composites for the desensitization of Al/SnO2 thermite composites | |
Gibot et al. | Polypyrrole material for the electrostatic discharge sensitivity mitigation of Al/SnO2 energetic composites | |
RU2235085C1 (ru) | Состав пиротехнический механоактивированный | |
Kohga | Burning characteristics of AP/HTPB composite propellants prepared with fine porous or fine hollow ammonium perchlorate | |
Muthiah et al. | Realization of an Eco‐Friendly Solid Propellant Based on HTPB‐HMX‐AP System for Launch Vehicle Applications | |
KR20010052391A (ko) | 불꽃 점화 혼합물 생산 방법 | |
Kshirsagar et al. | Evaluation of Nano‐Co3O4 in HTPB‐Based Composite Propellant Formulations | |
Shalom et al. | The effect of nanosized aluminum on composite propellant properties | |
US20080152899A1 (en) | Reducing electrostatic discharge ignition sensitivity of MIC materials | |
US20110240185A1 (en) | Lead-Free Nanoscale Metal/Oxidizer Composite for Electric Primers | |
US3044911A (en) | Propellant system | |
US20110240184A1 (en) | Lead-Free nanoscale Metal/Oxidizer Composit for Percussion Primers | |
US6402864B1 (en) | Low slag, reduced hazard, high temperature incendiary | |
Abdelhafiz et al. | Self-catalyzed nanoscale ammonium perchlorate for advanced composite solid rocket propellant | |
DeLuca | A survey of nanotechnology for rocket propulsion: Promises and challenges | |
KR101960190B1 (ko) | 액체-고체 혼합연료 조성물 및 이를 포함하는 폭풍형 탄두 | |
US907007A (en) | Safety-explosive. | |
EP0148252A1 (en) | Compositions and devices for high temperature combustion | |
US1054777A (en) | Explosive. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110313 |