RU2309139C2 - Initiating explosive composition - Google Patents

Initiating explosive composition Download PDF

Info

Publication number
RU2309139C2
RU2309139C2 RU2004134657/02A RU2004134657A RU2309139C2 RU 2309139 C2 RU2309139 C2 RU 2309139C2 RU 2004134657/02 A RU2004134657/02 A RU 2004134657/02A RU 2004134657 A RU2004134657 A RU 2004134657A RU 2309139 C2 RU2309139 C2 RU 2309139C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
nanodiamonds
explosive
initiating
perchlorate
Prior art date
Application number
RU2004134657/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004134657A (en
Inventor
Михаил Алексеевич Илюшин (RU)
Михаил Алексеевич Илюшин
Игорь Александрович Угрюмов (RU)
Игорь Александрович Угрюмов
Валерий Юрьевич Долматов (RU)
Валерий Юрьевич Долматов
Марина Викторовна Веретенникова (RU)
Марина Викторовна Веретенникова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Алмазный Центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Алмазный Центр" filed Critical Закрытое акционерное общество "Алмазный Центр"
Priority to RU2004134657/02A priority Critical patent/RU2309139C2/en
Publication of RU2004134657A publication Critical patent/RU2004134657A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309139C2 publication Critical patent/RU2309139C2/en

Links

Abstract

FIELD: explosive substances.
SUBSTANCE: invention relates to initiating explosive substances showing sensitivity to impulse laser radiation of low power. Invention proposes initiating explosive composition showing sensitivity to low-temperature laser radiation and containing 5-hydrazinotetrasol mercury (II) perchlorate, polymethylvinyltetrazole and nanodiamonds used for detonation synthesis. Invention provides reducing threshold of initiating the explosive composition, retaining high adhesion to surface of explosive substance and safety in handling. Invention can be used in agents used for initiating as a generator of flat, cylindrical, spherical and complex forms of impact waves, and in optical systems for initiating explosive charges.
EFFECT: improved and valuable properties of composition.
1 tbl, 1 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к инициирующим взрывчатым веществам, возбуждаемым импульсным лазерным излучением малой мощности и может быть использовано в средствах инициирования в качестве генератора плоских, цилиндрических, сферических и сложных форма ударных волн, а также в оптических системах инициирования взрывчатых зарядов.The invention relates to initiating explosives excited by low-power pulsed laser radiation and can be used in initiating means as a generator of flat, cylindrical, spherical and complex shape of shock waves, as well as in optical systems for initiating explosive charges.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Лазерное инициирование - относительно новый способ подрыва взрывчатых веществ (ВВ), отличающийся повышенной безопасностью. При лазерном инициировании обеспечивается высокий уровень изоляции светодетонатора от ложного импульса, поскольку в оптическом диапазоне отсутствуют случайные источники с мощностью, достаточной для подрыва детонатора [Илюшин М.А., Целинский И.В. Инициирующие взрывчатые вещества. Росс. Хим. Журн. - 1997, т.41, №4, с.3-13].Laser initiation is a relatively new method of detonating explosives (BB), characterized by increased safety. Laser initiation provides a high level of isolation of the detonator from the spurious pulse, since there are no random sources in the optical range with a power sufficient to detonate the detonator [Ilyushin MA, Tselinsky IV Initiating explosives. Ross Chem. Zhurn. - 1997, t. 41, No. 4, p. 3-13].

Светочувствительные ВВ нашли применение в волоконно-оптических капсюлях-детонаторах, функционирующих под воздействием импульсного лазерного излучения.Photosensitive explosives are used in fiber optic detonator capsules operating under the influence of pulsed laser radiation.

Лазерное инициирование может успешно использоваться во многих взрывных технологиях, которые требуют индивидуального подхода при разработке систем подрыва:Laser initiation can be successfully used in many explosive technologies that require an individual approach to the development of detonation systems:

- взрывные сварка, штамповка, упрочнение, компактирование, синтез новых материалов могут быть осуществлены при оптоволоконном инициировании одного или нескольких светодетонаторов при подрыве пленочных зарядов светочувствительных ВВ прямым лучом импульсного лазера;- explosive welding, stamping, hardening, compaction, synthesis of new materials can be carried out with the fiber optic initiation of one or more light detonators by undermining the film charges of the photosensitive explosives by the direct beam of a pulsed laser;

- горновзрывные работы, как вскрышные, так и в шахтах, опасных по газам и пыли, требуют одновременного или короткозамедленного инициирования большого количества светодетонаторов через оптоволоконные линии связи;- mining and blasting operations, both overburden and in mines hazardous for gases and dust, require the simultaneous or short-delayed initiation of a large number of light detonators through fiber optic communication lines;

- автоматизированные технологии с импульсно-периодической подачей материала, на который нанесен пленочный заряд светочувствительного ВВ или помещен заряд ВВ, инициируемый от светодетонатора, могут быть осуществлены путем передачи лазерного импульса непосредственно по воздуху или в вакууме;- automated technologies with a pulsed-periodic supply of material on which a film charge of a photosensitive explosive is applied or an explosive charge initiated from a light detonator is placed can be carried out by transmitting a laser pulse directly through air or in vacuum;

- взрывная технология разового действия, используемая, например, в пиро-автоматике космических кораблей, нуждается в нескольких десятках волоконно-оптических каналов, одновременно передающих сигнал к светодетонаторам от бортового импульсного лазера ограниченной мощности;- single-use explosive technology, used, for example, in the pyro-automation of spacecraft, needs dozens of fiber-optic channels that simultaneously transmit a signal to light detonators from an onboard pulsed laser of limited power;

- при перфорации глубоких скважин должны использоваться термостойкие оптоволоконные светодетонаторы с высокой восприимчивостью к лазерному импульсу, обеспечивающие надежное инициирование до 100 кумулятивных зарядов бризантных ВВ;- when perforating deep wells, heat-resistant fiber-optic detonators with a high sensitivity to a laser pulse should be used, ensuring reliable initiation of up to 100 cumulative charges of blasting explosives;

- при малоопасной технологии получения наноалмазов детонационного синтеза;- with low-hazard technology for producing nanodiamonds of detonation synthesis;

- при проведении взрывных работ в условиях высокого уровня электромагнитных наводок требуются специальные экранированные оптоволоконные светодетонаторы.- when conducting blasting operations in conditions of a high level of electromagnetic interference, special shielded fiber optic detonators are required.

Одним из основных элементов цепи лазерного инициирования являются светочувствительные энергоемкие вещества. В зависимости от решения конкретных задач в качестве светочувствительных ВВ для светодетонаторов были предложены неорганические азиды и энергоемкие металлокомплексы с различными значениями порогов инициирования лазерным моноимпульсом (время импульса - 10-8 с) или одиночным импульсом (время импульса до ~10-3 с).One of the main elements of the laser initiation chain are photosensitive energy-intensive substances. Depending on the solution of specific problems, inorganic azides and energy-consuming metal complexes with different values of the initiation thresholds by a laser single pulse (pulse time of 10 -8 s) or a single pulse (pulse time of up to ~ 10 -3 s) were proposed as photosensitive explosives for light detonators.

А одним из наиболее эффективных инициирующих ВВ (ИВВ) является перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II), который применяется в индивидуальном виде и в виде составов в смеси с оптически прозрачными полимерами в оптических системах инициирования как высокосветочувствительное энергоемкое вещество, имеющее низкий порог чувствительности к импульсному лазерному излучению в видимой и ближней ИК-области спектра (длина волны 1,06 мкм) [Чернай А.В., Житник Н.Е., Илюшин М.А., Соболев В.В., Фомичев В.В. Патент Украины №17521Аю 1997; Илюшин М.А., Целинский И.В. Энергоемкие мателлокомплексы в средствах инициирования// Росс. Хим. Журн. - 2001. №1, с.72-78].And one of the most effective initiating explosives (IVS) is perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II), which is used individually and in the form of mixtures with optically transparent polymers in optical initiation systems as a highly photosensitive energy-intensive substance with a low threshold for sensitivity to pulsed laser radiation in the visible and near infrared spectral regions (wavelength 1.06 μm) [Chernay A.V., Zhitnik N.E., Ilyushin M.A., Sobolev V.V., Fomichev V.V. Patent of Ukraine No. 17521Ayu 1997; Ilyushin M.A., Tselinsky I.V. Energy-intensive matellokompleksy in the means of initiation // Ross. Chem. Zhurn. - 2001. No. 1, pp. 72-78].

Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) [Hg (CH4N6)] (ClO4)2 имеет следующие характеристики: молекулярная масса 499,577; плотность монокристаллов ~3,45 г/см3; температура вспышки (5 секндная задержка) около 186°С; энергия активации термораспада ~90,2 кДж/моль; чувствительность к удару (копер Велера) (нижний предел/верхний предел) 60/125 мм; чувствительность к лучу огня огнепроводного шнура (100% срабатывания/100% отказов) 60/150 мм; скорость детонации при плотности 3,4 г/см3 ~6 км/с (расчет); минимальный заряд по гексогену в капсюле-детонаторе №8 ~0,015 г. Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) негигроскопичен, нерастворим в воде, спирте, ацетоне, алифатических, хлорированных и ароматических углеводородах, растворим в диметилсульфоксиде, окисляется щелочным раствором KMnO4 до невзрывчатых соединений. Введение в перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) полимеров резко снижает чувствительность составов к механическим воздействиям, что делает их относительно безопасными при транспортировке, хранении и применении [Научно-технический отчет по научно-исследовательской работе «Светочувствительные материалы для светоизделий, используемых в скважинной аппаратуре»/рук. Целинский И.В., СПб. СПбГТИ (ТУ), 2002. c.14; Илюшин М.А., Целинский И.В., Чернай А.В. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом.//Росс. Хим. Журн. - 1997, №4, с.81-88].5-Hydrazinotetrazolruti (II) perchlorate [Hg (CH 4 N 6 )] (ClO 4 ) 2 has the following characteristics: molecular weight 499.577; the density of single crystals ~ 3.45 g / cm 3 ; flash point (5 second delay) about 186 ° C; thermal decomposition activation energy ~ 90.2 kJ / mol; sensitivity to shock (Koeler Weler) (lower limit / upper limit) 60/125 mm; sensitivity to a fire beam of a fire-resistant cord (100% response / 100% failure) 60/150 mm; detonation velocity at a density of 3.4 g / cm 3 ~ 6 km / s (calculation); the minimum charge for RDX in detonator capsule No. 8 is ~ 0.015 g. Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) is non-hygroscopic, insoluble in water, alcohol, acetone, aliphatic, chlorinated and aromatic hydrocarbons, soluble in dimethyl sulfoxide, oxidized with an alkaline solution of KMnO 4 does not dissolve . The introduction of 5-hydrazinotetrazolruti (II) polymers into perchlorate dramatically reduces the sensitivity of the compositions to mechanical stresses, which makes them relatively safe during transportation, storage and use [Scientific and technical report on research work “Light-sensitive materials for light products used in downhole equipment” / hands. Tselinsky I.V., St. Petersburg. SPbGTI (TU), 2002. p.14; Ilyushin M.A., Tselinsky I.V., Chernay A.V. Photosensitive explosives and compositions and their initiation by a laser monopulse.// Ross. Chem. Zhurn. - 1997, No. 4, p.81-88].

Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) имеет брутто-формулу CH4N6O8Cl2Hg и структурную формулуPerchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) has the gross formula CH 4 N 6 O 8 Cl 2 Hg and the structural formula

Figure 00000001
Figure 00000001

Наиболее близким аналогом является использование перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) в светочувствительном составе, содержащем ~90% этого соединения и ~10% оптически прозрачного полимера (состав ВС-2) [Заявка на патент РФ 2002113197/15. Способ получения перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) от 20.05.2002 г., Илюшин М.А., Целинский И.В. Решение о выдаче патента от 26.09.2003].The closest analogue is the use of 5-hydrazinotetrazolruti (II) perchlorate in a photosensitive composition containing ~ 90% of this compound and ~ 10% of an optically transparent polymer (composition BC-2) [RF Patent Application 2002113197/15. The method of producing perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) from 05.20.2002, Ilyushin M.A., Tselinsky I.V. The decision to grant a patent dated September 26, 2003].

Недостатком прототипа является то, что минимальная энергия инициирования (Екр) такого состава составляет достаточно большую величину 310 мкДж.The disadvantage of the prototype is that the minimum initiation energy (E cr ) of this composition is a sufficiently large value of 310 μJ.

Задачей настоящего изобретения является получение технического результата, который выражается в снижении порога инициирования состава с перхлоратом 5-гидразинотетразолртути (II) моноимпульсом неодимового лазера (длина волны 1,06 мкм).The objective of the present invention is to obtain a technical result, which is expressed in lowering the threshold of initiation of the composition with perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) with a monopulse of a neodymium laser (wavelength 1.06 μm).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В основу данного изобретения положена задача создать такой композиционный материал, который позволил бы существенно снизить порог инициирования при сохранении всех остальных позитивных характеристик состава (высокую адгезию к поверхности ВВ, высокую безопасность обращения с составом, удобство и простоту его нанесения, то же время задержки инициирования и т.д.).The basis of this invention is the task to create such a composite material that would significantly reduce the initiation threshold while maintaining all the other positive characteristics of the composition (high adhesion to the explosive surface, high handling safety of the composition, convenience and ease of application, the same time delay initiation and etc.).

Решение задачи состоит в том, что предложен инициирующий состав, содержащий перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) и полимер - полиметилвинитетразол, который согласно изобретению дополнительно включает в себя наноалмазы детонационного синтеза при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to the problem lies in the fact that the proposed initiating composition containing perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) and a polymer - polymethylvinitetrazole, which according to the invention further includes detonation synthesis nanodiamonds in the following ratio of components, wt.%:

перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,7-90,0;5-hydrazinotetrazolruti (II) perchlorate - 85.7-90.0;

полимер - полиметилвинитетразол - 9,5-10,0;polymer - polymethylvinitetrazole - 9.5-10.0;

наноалмазы детонационного синтеза - 0,1-5,0.detonation synthesis nanodiamonds - 0.1-5.0.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

Предложенный состав, содержащий наноалмазы в количестве 0,1-5,0 мас.% от общей массы состава, обеспечивает одновременное повышение чувствительности к действию лазерного импульса в 1,5-1,7 раза и высокую адгезию с контактной поверхностью за счет усиления адгезионных свойств термопласта (полиметилвинилтетразола).The proposed composition containing nanodiamonds in an amount of 0.1-5.0 wt.% Of the total weight of the composition, provides a simultaneous increase in sensitivity to the action of a laser pulse by 1.5-1.7 times and high adhesion to the contact surface due to increased adhesion properties thermoplastic (polymethylvinyltetrazole).

Примененные по данному способу кластерные наноалмазы представляют собой частицы, по форме близкие к сферическим или овальным, не имеющие острых кромок (неабразивные). Такие алмазы образуют седиментационно и коагуляционно устойчивые системы в жидких средах различного типа.Cluster nanodiamonds used in this method are particles that are close in shape to spherical or oval, without sharp edges (non-abrasive). Such diamonds form sedimentation and coagulation stable systems in various types of liquid media.

В настоящее время синтез УДА производится путем подрыва специально подготовленных зарядов из смесевых составов тротил-гексоген во взрывных камерах, наполненных неокислительной средой [В.Ю.Долматов. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГПИ, 2003, 344 с.]. Получаемая при этом алмазная шихта (смесь алмазов с неалмазными формами углерода) подвергается химической очистке, самой совершенной из которых является обработка алмазной шихты в среде азотной кислоты при высоких температурах и давлении с последующей промывкой [Патент России №2109683, кл. С01В 31/06, публ. 5.03.96 г. Способ выделения синтетических ультрадисперсных алмазов. В.Ю.Долматов, В.Г.Сущев, В.А.Марчуков].Currently, UDD synthesis is carried out by undermining specially prepared charges from TNT-hexogen mixed compositions in explosive chambers filled with a non-oxidizing medium [V.Yu. Dolmatov. Ultrafine detonation synthesis diamonds. St. Petersburg, Publishing House SPbSPI, 2003, 344 p.]. The resulting diamond charge (a mixture of diamonds with non-diamond forms of carbon) is subjected to chemical cleaning, the most advanced of which is the processing of the diamond charge in nitric acid at high temperatures and pressure, followed by washing [Russian Patent No. 2109683, cl. СВВ 31/06, publ. 03/05/96, the Method of separation of synthetic ultrafine diamonds. V.YU.Dolmatov, V.G.Sushchev, V.A. Marchukov].

С точки зрения морфологии УДА представляют собой порошок с удельной поверхностью 150-450 м2/г и объемом пор 0,3-1,5 см3/г (в сухом состоянии). В суспензии агрегаты УДА могут иметь размер до 50 нм (0,05 мкм) при условии специальной обработки. Средний размер индивидуальных кристалликов алмаза 4-6 нм (0,004-0,006 мкм) [Долматов В.Ю. Опыт и перспективы нетрадиционного использования ультрадисперсных алмазов взрывного синтеза. Сверхтвердые материалы, 1998, №4, с.77-81].From the point of view of morphology, UDDs are a powder with a specific surface area of 150-450 m 2 / g and a pore volume of 0.3-1.5 cm 3 / g (in the dry state). In suspension, UDD aggregates can have a size of up to 50 nm (0.05 μm), subject to special treatment. The average size of individual diamond crystals is 4-6 nm (0.004-0.006 microns) [Dolmatov V.Yu. Experience and prospects of non-traditional use of ultrafine diamonds of explosive synthesis. Superhard materials, 1998, No. 4, pp. 77-81].

УДА имеют классическую кубическую (алмазную) кристаллическую решетку с большими поверхностными дефектами, что обусловливает значительную поверхностную энергию таких кристаллов. Избыточная энергия поверхности частиц УДА компенсируется путем образования многочисленных поверхностных групп, образуя на поверхности оболочку ("бахрому") из химически связанных с кристаллом гидроксильных, карбонильных, карбоксильных, нитрильных, хиноидных и прочих групп, представляющих собой различные устойчивые сочетания углерода с другими элементами используемых взрывчатых веществ - кислородом, азотом и водородом [Долматов В.Ю. и др., ЖПХ, 1993, т.66, №8, с.1882]. Существовать без такой оболочки в обычных условиях микрокристаллиты УДА не могут - это неотъемлемая часть кластерных наноалмазов, в значительной мере определяющая их свойства.UDDs have a classical cubic (diamond) crystal lattice with large surface defects, which leads to a significant surface energy of such crystals. The excess surface energy of UDD particles is compensated by the formation of numerous surface groups, forming a shell ("fringe") on the surface of hydroxyl, carbonyl, carboxyl, nitrile, quinoid, and other groups chemically bonded to the crystal, representing various stable combinations of carbon with other elements of explosives used substances - oxygen, nitrogen and hydrogen [Dolmatov V.Yu. and others, ZHPH, 1993, t.66, No. 8, p.1882]. UDD microcrystallites cannot exist without such a shell under ordinary conditions - this is an integral part of cluster nanodiamonds, which largely determines their properties.

Т.о., УДА сочетают в себе парадоксальное начало - сочетание одного из самых инертных и твердых веществ в природе - алмаза (ядро) с достаточно химически активной оболочкой в виде различных функциональных групп, способных участвовать в различных химических реакциях. Кроме того, такие кристаллы алмаза несмотря на компенсацию части неспаренных электронов за счет образования поверхностных функциональных групп имеют еще достаточно большой их избыток на поверхности, т.е. каждый кристаллик алмаза представляет собой, по сути, множественный радикал.Thus, UDD combines a paradoxical beginning - a combination of one of the most inert and solid substances in nature - diamond (core) with a sufficiently chemically active shell in the form of various functional groups that can participate in various chemical reactions. In addition, such diamond crystals, despite the compensation of part of unpaired electrons due to the formation of surface functional groups, still have a rather large excess of them on the surface, i.e. each diamond crystal is, in essence, a multiple radical.

В процентном отношении доля неалмазного углерода в УДА высокого качества изменяется от 0,4 до 1,5 от массы вещества. Существенно, что так называемый неалмазный углерод в данном случае не составляет отдельной фазы или отдельных частиц и не определяется кристаллографически как графит или микрографит. Две формы углерода - алмазная и неалмазная дифференцируются по электронному состоянию атомов и химической реакционной способности в отношении жидкофазных окислителей [Долматов В.Ю., Губаревич Т.М. ЖПХ, 1992, т.65, №11, с.2512]. Задача периферических неалмазных структур - обеспечить максимальное воздействие частицы с матричным материалом - с полиметилвинилтетразолом в момент его полимеризации в виде пленки на контактной поверхности. Алмазный тетраэдрический sp3-углерод в химическом и сорбционном плане малоактивен, неалмазные электронные конфигурации углерода (sp2 и sp) гораздо более лабильны и вместе с гетероатомами кислорода и водорода формируют адсорбционно-активную «шубу» поверх алмазного ядра, связанную с полимеризующимся полимером достаточно устойчивыми химическими связями.As a percentage, the proportion of non-diamond carbon in high-quality UDD varies from 0.4 to 1.5 by weight of the substance. It is significant that the so-called non-diamond carbon in this case does not constitute a separate phase or individual particles and is not defined crystallographically as graphite or micrographite. Two forms of carbon — diamond and non-diamond — differentiate according to the electronic state of atoms and chemical reactivity with respect to liquid-phase oxidizing agents [Dolmatov V.Yu., Gubarevich TM ZhPKh, 1992, t.65, No. 11, p.2512]. The task of peripheral non-diamond structures is to ensure the maximum effect of a particle with a matrix material - with polymethylvinyltetrazole at the time of its polymerization in the form of a film on the contact surface. Diamond tetrahedral sp 3 -carbon is chemically and sorption inactive, non-diamond electronic carbon configurations (sp 2 and sp) are much more labile and, together with oxygen and hydrogen heteroatoms, form an adsorption-active “coat” on top of the diamond core, which is sufficiently stable with the polymerisable polymer chemical bonds.

Введение наноалмазов в полимер в количестве 0,1-5,0% способствует существенному увеличению когезионных (в 1,5-3,0 раза) и адгезионных свойств (в 1,7-2,5 раза) вулканизованного полимера, что происходит и в случае использования полиметилвинилтетразола. Пленка с наноалмазами обладает очень высокой устойчивостью к тепловому старению, может сохраняться без изменения в течение не менее трех лет. Такая пленка характеризуется увеличением упруго-прочностных свойств, что может существенно увеличить диапазон ее использования.The introduction of nanodiamonds into the polymer in an amount of 0.1-5.0% contributes to a significant increase in the cohesive (1.5-3.0 times) and adhesive properties (1.7-2.5 times) vulcanized polymer, which occurs in in case of using polymethylvinyltetrazole. A film with nanodiamonds has a very high resistance to thermal aging, can be stored unchanged for at least three years. Such a film is characterized by an increase in elastic-strength properties, which can significantly increase the range of its use.

Известно, что мелкодисперсная сажа в ряде случаев успешно применяется для увеличения восприимчивости энергетических материалов к одиночному импульсу инфракрасных лазеров [Koma М., Vormisto Т., Minkio M., Sairiala M. Laser ignition research of RDX, Seminar. Levi. Finland Sept. 5-11, 2002, p.266-271, Chem.Abstr., 2003, vol. 138. ref.403740]. Однако воздействие других аллотропных форм углерода на пороги лазерного инициирования энергетических материалов не изучалось.It is known that finely dispersed soot has been successfully applied in some cases to increase the susceptibility of energy materials to a single pulse of infrared lasers [Koma M., Vormisto T., Minkio M., Sairiala M. Laser ignition research of RDX, Seminar. Levi. Finland Sept. 5-11, 2002, p. 266-271, Chem. Abstr., 2003, vol. 138. ref.403740]. However, the effect of other allotropic forms of carbon on the thresholds of laser initiation of energy materials has not been studied.

Для сопоставления в таблице приведено влияние ультрадисперсной сажи (размер частиц ~1 мкм) и наноалмазов на порог инициирования светочувствительного состава ВС-2. Инициирование взрывчатых составов производилось под воздействием моноимпульса неодимового лазера (длина волны 1,06 мкм, время импульса τq=30 нс, диаметр диафрагмы 0,86 мм, полная энергия импульса Е=1,5 Дж). Исследуемые образцы представляли собой медные колпачки диаметром 5 мм и высотой 2 мм, заполненные составом ВС-2.For comparison, the table shows the effect of ultrafine soot (particle size ~ 1 μm) and nanodiamonds on the initiation threshold of the photosensitive composition BC-2. The initiation of explosive compositions was carried out under the influence of a single pulse of a neodymium laser (wavelength 1.06 μm, pulse time τ q = 30 ns, aperture diameter 0.86 mm, total pulse energy E = 1.5 J). The studied samples were copper caps with a diameter of 5 mm and a height of 2 mm, filled with the composition of the BC-2.

ТаблицаTable
п/п
No.
p / p
Состав образца, мас.%The composition of the sample, wt.% Миним. энергия инициирования, Екр, мкДжMin. initiation energy, E cr , μJ Результат инициированияInitiation result
1one Состав ВС-2:
(Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 90
Полимер - полиметилвинилтетразол - 10)
The composition of the BC-2:
(Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 90
Polymer - polymethylvinyltetrazole - 10)
310310 детонацияdetonation
22 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,10
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,90
Сажа- 1
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 89.10
Polymer - polymethylvinyltetrazole - 9.90
Soot - 1
20002000 детонацияdetonation
33 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,9
Полимер - полиметилвинилтетразол - 10,0
Наноалмазы - 0,1
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 89.9
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 10.0
Nanodiamonds - 0.1
300300 детонацияdetonation
4four Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,6
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,9
Наноалмазы - 0,5
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 89.6
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.9
Nanodiamonds - 0.5
260260 детонацияdetonation
55 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 89,10
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,9
Наноалмазы- 1,0
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 89.10
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.9
Nanodiamonds - 1.0
200200 детонацияdetonation
66 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 88,2
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,8
Наноалмазы - 2,0
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 88.2
Polymer - polymethylvinyltetrazole - 9.8
Nanodiamonds - 2.0
180180 детонацияdetonation
77 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 87,4
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,7 Наноалмазы - 2,9
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 87.4
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.7 Nanodiamonds - 2.9
190190 детонацияdetonation
88 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 86,5
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 3,9
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 86.5
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.6 Nanodiamonds - 3.9
240240 детонацияdetonation
99 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 86,1
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 4,3
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 86.1
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.6 Nanodiamonds - 4.3
285285 детонацияdetonation
1010 Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,7
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,5 Наноалмазы - 4,8
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 85.7
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.5 Nanodiamonds - 4.8
300300 детонацияdetonation
11eleven Перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) - 85,4
Полимер - полиметилвинилтетразол - 9,6 Наноалмазы - 5,0
Perchlorate 5-hydrazinotetrazolruti (II) - 85.4
Polymer - Polymethylvinyltetrazole - 9.6 Nanodiamonds - 5.0
310310 детонацияdetonation

Данные таблицы позволяют сделать вывод, что мелкодисперсная сажа существенно увеличивает порог инициирования состава ВС-2 лазерным моноимпульсом. Данный результат можно объяснить диссипацией поглощенной мелкодисперсной сажей лазерной энергии с поверхности образца состава ВС-2, что приводит к ухудшению условий формирования очага инициирования внутри слоя состава с повышению критической энергии зажигания.The data in the table allow us to conclude that finely dispersed soot significantly increases the initiation threshold of the BC-2 composition by a single laser pulse. This result can be explained by the dissipation of the laser energy absorbed by the finely dispersed soot from the surface of the sample of the BC-2 composition, which leads to a deterioration in the conditions for the formation of the initiation zone inside the composition layer with an increase in the critical ignition energy.

Действие наноалмазов на состав ВС-2 отличается от действия на него ультрадисперсной сажи. Введение наноалмзов вплоть до 5,0% мас. снижает порог инициирования состава ВС-2 моноимпульсом неодомового лазера. Этот эффект можно объяснить как результат роста объемной освещенность внутри заряда и улучшением условий формирования очага инициирования вследствие введения наноалмазов, обладающих значительно более высоким показателем преломления света, чем исходный состав. Дальнейшее увеличение количества наноалмазов в составе приводит к снижению его восприимчивости к лазерному излучению. Увеличение порога инициирования состава ВС-2, содержащего более 5 мас.% наноалмазов, очевидно, является следствием отрицательного влияния разбавления светочувствительного состава инертной добавкой.The action of nanodiamonds on the composition of the BC-2 is different from the effect on it of ultrafine soot. The introduction of nanodiamonds up to 5.0% wt. lowers the initiation threshold of the BC-2 composition by a single pulse of a neodymium laser. This effect can be explained as a result of an increase in volumetric illumination inside the charge and an improvement in the conditions for the formation of the initiation focus due to the introduction of nanodiamonds with a significantly higher refractive index than the initial composition. A further increase in the number of nanodiamonds in the composition leads to a decrease in its susceptibility to laser radiation. The increase in the initiation threshold of the BC-2 composition, containing more than 5 wt.% Nanodiamonds, is obviously a consequence of the negative effect of dilution of the photosensitive composition with an inert additive.

Время задержки инициирования состава ВС-2 при введении наноалмазов вплоть до 5% мас. не меняется и составляет 11-12 мкс.The delay time for the initiation of the composition of the BC-2 with the introduction of nanodiamonds up to 5% wt. does not change and is 11-12 μs.

Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся конкретные примеры его осуществления.For a better understanding of the present invention provides specific examples of its implementation.

Пример 1Example 1

К 90 мг перхлората 5-гидразинотетразолртути (II) прикапывали 100 мг 10%-ного раствора полимера - полиметилвинилтетразола в хлороформе. К полученной суспензии 8 при перемешивании прикапывали 0,5 мл хлороформа и присыпали 1,5 мг наноалмазов. Образовавшуюся однородную пасту в несколько приемов вносили в металлический колпачок диаметром 5 мм и высотой 2 мм. После испарения растворителя состав с наноалмазами полностью заполнял колпачок. Сушили заряд при 40°С.To 90 mg of 5-hydrazinotetrazolruti (II) perchlorate, 100 mg of a 10% polymer solution, polymethylvinyltetrazole in chloroform, were added dropwise. To the resulting suspension 8, 0.5 ml of chloroform was added dropwise with stirring and 1.5 mg of nanodiamonds were added. The resulting homogeneous paste was introduced in several steps into a metal cap with a diameter of 5 mm and a height of 2 mm. After evaporation of the solvent, the composition with nanodiamonds completely filled the cap. The charge was dried at 40 ° C.

Полученный светочувствительный состав имеет следующее соотношение компонентов: ВВ: полимер: наноалмазы =90:10:1,5, т.е. содержит ~1,4 мас.% наноалмазов.The resulting photosensitive composition has the following ratio of components: BB: polymer: nanodiamonds = 90: 10: 1.5, i.e. contains ~ 1.4 wt.% nanodiamonds.

Испытание полученного взрывчатого состава к лазерному моноимпульсу показало, что минимальная энергия инициирования составляет 192 мкДж.Testing the resulting explosive composition for a single laser pulse showed that the minimum initiation energy is 192 μJ.

Другие примеры (см. Таблицу, примеры 3-10) осуществлялись аналогичным образом, с тем отличием, что в приготавливаемый состав вносились различные навески наноалмазов, соответствующие содержанию последних от 0,1 до 5,0 мас.%. Результаты определения минимальной энергии инициирования также приведены в Таблице.Other examples (see Table, examples 3-10) were carried out in a similar way, with the difference that various samples of nanodiamonds corresponding to the content of the latter from 0.1 to 5.0 wt.% Were added to the prepared composition. The results of determining the minimum initiation energy are also shown in the Table.

Claims (1)

Инициирующий взрывчатый состав, чувствительный к низкотемпературному лазерному излучению, содержащий перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II) и полимер, отличающийся тем, что он дополнительно содержит наноалмазы детонационного синтеза, а в качестве полимера содержит полиметилвинилтетразол при следующем соотношении компонентов, мас.%:An initiating explosive composition that is sensitive to low-temperature laser radiation, containing 5-hydrazinotetrazolmercury (II) perchlorate and a polymer, characterized in that it additionally contains detonation synthesis nanodiamonds, and as a polymer contains polymethylvinyltetrazole in the following ratio of components, wt.%: перхлорат 5-гидразинотетразолртути (II)5-hydrazinotetrazolruti (II) perchlorate 85,7-90,085.7-90.0 полиметилвинилтетразолpolymethylvinyltetrazole 9,5-10,09.5-10.0 наноалмазы детонационного синтезаdetonation synthesis nanodiamonds 0,1-5,00.1-5.0
RU2004134657/02A 2004-11-23 2004-11-23 Initiating explosive composition RU2309139C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134657/02A RU2309139C2 (en) 2004-11-23 2004-11-23 Initiating explosive composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134657/02A RU2309139C2 (en) 2004-11-23 2004-11-23 Initiating explosive composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004134657A RU2004134657A (en) 2006-05-10
RU2309139C2 true RU2309139C2 (en) 2007-10-27

Family

ID=36656716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004134657/02A RU2309139C2 (en) 2004-11-23 2004-11-23 Initiating explosive composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309139C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИЛЮШИН М.А. и др. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом. Российский химический журнал, № 4, 1997, с.81-88. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004134657A (en) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ilyushin et al. Environmentally friendly energetic materials for initiation devices
US20200049476A1 (en) Method of blasting
JP3152348B2 (en) Explosive element
AU2011249881A1 (en) Method of blasting
US4898095A (en) Laser beam-detonatable blasting cap
CN102435109A (en) Laser initiation flyer type initiating explosive-free detonator
MX2012000186A (en) Systems and methods for chemical and/or mechanical remediation of nitro compounds and nitrate esters.
US20160003600A1 (en) An initiator having an explosive substance of a secondary explosive
RU2309139C2 (en) Initiating explosive composition
Kuklja et al. Achieving tunable chemical reactivity through photo-initiation of energetic materials at metal oxide surfaces
JP5221856B2 (en) Loading method of crushing cartridge
GB1147724A (en) Priming mixtures
US20210003371A1 (en) Systems, apparatuses, devices, and methods for initiating or detonating tertiary explosive media by way of photonic energy
US7883593B1 (en) Non-toxic pyrotechnic delay compositions
US3747679A (en) Method of fracturing a formation using a liquid explosive
US4132574A (en) Superfine PETN thin layer slurry explosive
WO2006137920A2 (en) System for photonic initiation of nanoenergetic materials
US3663324A (en) Liquid explosive containing a nitramine explosive dissolved in a nitroparaffin
KR100508230B1 (en) Cast explosive composition with microballoons
US3912560A (en) Thin layer propagating slurry explosive
RU2119903C1 (en) Pyrotechnic composition detonating under action of shock-wave loadings
US3762970A (en) Gelled nitroparaffin explosive composition containing air entrapper plus inert weighting material
RU2190586C1 (en) Explosive composition for boreholes
RU2750750C1 (en) Laser fulminating detonator
RU2058975C1 (en) Protective explosive

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071124