RU2362759C1

RU2362759C1 - Method for octogen modification

Info

Publication number: RU2362759C1
Application number: RU2008114588/04A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Васильевич Куценко (RU); Геннадий Васильевич Куценко; Эдуард Федорович Охрименко (RU); Эдуард Федорович Охрименко; Людмила Леонидовна Хименко (RU); Людмила Леонидовна Хименко; Софья Иосифовна Трахтенберг (RU); Софья Иосифовна Трахтенберг; Виктор Евгеньевич Ковтун (RU); Виктор Евгеньевич Ковтун; Лев Борисович Сироткин (RU); Лев Борисович Сироткин; Владимир Иннокентьевич Владыкин (RU); Владимир Иннокентьевич Владыкин
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-07-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention refers to the method for octogen modification and includes the component deposition being different in that nitroso compound is placed to water, mixed during 5÷10 min at 20±5°C up to suspension obtaining, then octogen is added at the ratio (nitroso compound+octogen) : water = 1 : 100, the mixture is stirred during 5÷10 min, then 1-2% water solution of polyacrylamide is added with stirring with weight ratio octogen : nitroso compound : polyacrylamide being equal 100:1…5:0.01…0.1, then the mixture is allowed during 60±10 min at 20±5°C.

EFFECT: modification of octogen with nitroso compound in the water solution of polyacrylamide in order to control the burning speed of the composite solid propellant and low explosives.

1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу получения компонентов смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) с высокими энергетическими характеристиками.The invention relates to the field of rocket technology, and in particular to a method for producing components of mixed solid rocket fuel (STRT) with high energy characteristics.

Известно, что регулирование скорости горения октогенсодержащих топлив достигается путем использования различных модификаторов горения. Их эффективность определяется способом приготовления либо способом их ввода в топливную массу.It is known that the control of the burning rate of octogen-containing fuels is achieved by using various combustion modifiers. Their effectiveness is determined by the method of preparation or by the way they are introduced into the fuel mass.

Известен патент ФРГ №2754855, МКИ С06D 5/00, заявленный 04.09.1980 на способ улучшения баллистических характеристик СТРТ путем модификации октогена соединениями металлов, за счет их химического или физического осаждения на полимерную основу топлива. Недостатком данного способа является неполное осаждение модификатора горения, в виде металлов, на поверхности октогена.The patent of Germany is known No. 2754855, MKI C06D 5/00, claimed on 09/04/1980 for a method for improving the ballistic characteristics of STRT by modifying octogen with metal compounds, due to their chemical or physical deposition on the polymer base of the fuel. The disadvantage of this method is the incomplete deposition of the combustion modifier, in the form of metals, on the surface of the HMX.

Из источника «Физика горения и взрыва» 2004 г., т.40, №5, стр.89 известно, что для регулирования скорости горения нитраминных ракетных топлив наносят на кристаллы октогена покрытие в виде оксидов металлов, полученных при термораспаде солей тяжелых металлов и органической кислоты. Из источников «Физика горения и взрыва» 1999 г., т.35, №3, стр.52-56 и 2000 г., т.36, №5, стр.74-77 известны способы нанесения покрытия на кристаллы октогена в виде солей купферронатов металлов или солей пропионитрилнитрамина.From the source “Combustion and Explosion Physics” 2004, v.40, No. 5, p. 89, it is known that, to control the burning rate of nitramine rocket fuels, HMX crystals are coated in the form of metal oxides obtained by thermal decomposition of heavy metal salts and organic acids. From the sources “Combustion and Explosion Physics” 1999, vol. 35, No. 3, pp. 52-56 and 2000, vol. 36, No. 5, pp. 74-77, methods for coating HMX crystals are known in the form of metal cupferronate salts or propionitrile nitramine salts.

Из источника «Физика горения и взрыва» 2004 г., т.40, №5, стр.86-90 статья «Влияние формиатов и оксалатов металлов на скорость распада октогена» известно, что на кристаллы октогена наносят покрытие в виде солей формиата и оксалата свинца и меди в ацетоновом растворе. Данный источник выбран авторами за прототип.From the source “Physics of Combustion and Explosion” 2004, v.40, No. 5, pp. 86-90, the article “The influence of metal formates and metal oxalates on the octogen decomposition rate” is known that octogen crystals are coated in the form of salts of formate and oxalate lead and copper in an acetone solution. This source is selected by the authors for the prototype.

Недостатком данных способов является использование больших количеств огнеопасного, легколетучего органического растворителя - ацетона и необходимость его рекуперации, что делает процесс пожароопасным и малотехнологичным.The disadvantage of these methods is the use of large quantities of flammable, volatile organic solvent - acetone and the need for its recovery, which makes the process fire hazardous and low-tech.

Известен баллистический модификатор -Known ballistic modifier -

транс-1,4,5,8-тетранитрозо-1,4,5,8-тетраазадекалин (нитрозосоединение), используемый в артиллерийских баллиститных порохах, СТРТ, для снижения скорости горения и ее зависимости от давления. В сухом виде (влага менее 0,1%) данный компонент является чувствительным к статическому электричеству (12 мДж). trans-1,4,5,8-tetranitrozo-1,4,5,8-tetraazadecaline (nitroso compound) used in artillery ballistic gunpowders, STRT, to reduce the burning rate and its dependence on pressure. In dry form (moisture less than 0.1%), this component is sensitive to static electricity (12 mJ).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа модификации октогена нитрозосоединением в водном растворе полиакриламида (ПАА) для регулирования скорости горения СТРТ и порохов.The objective of the present invention is to develop a method for modifying HMX with a nitroso compound in an aqueous solution of polyacrylamide (PAA) to control the burning rate of STRT and gunpowder.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что нитрозосоединение помещают в воду, перемешивают в течение 5-10 минут при 20±5°С до получения суспензии, присыпают октоген, при соотношении нитрозосоединения и октогена к воде 1:100, перемешивают в течение 5-10 минут, затем приливают при перемешивании 1-2%-ный водный раствор полиакриламида при весовом соотношении октогена:нитрозосоединения:полиакриламида, равном 100:1…5:0,01…0,1, и выдерживают в течение 60±10 минут при температуре 20±5°С.The technical result of the invention is achieved by the fact that the nitroso compound is placed in water, stirred for 5-10 minutes at 20 ± 5 ° C until a suspension is obtained, octogen is sprinkled with a ratio of nitroso compound and octogen to water 1: 100, mixed for 5-10 minutes, then a 1-2% aqueous solution of polyacrylamide is poured with stirring at a weight ratio of HMX: nitroso compound: polyacrylamide equal to 100: 1 ... 5: 0.01 ... 0.1, and incubated for 60 ± 10 minutes at a temperature of 20 ± 5 ° C.

Приведенные условия позволяют исключить использование органического растворителя, заменив его на воду, тем самым снизить пожароопасность процесса и устранить технологическую операцию по отгонке растворителя.The above conditions make it possible to exclude the use of an organic solvent, replacing it with water, thereby reducing the fire hazard of the process and eliminating the technological operation for distillation of the solvent.

Предложенный способ позволяет получать октоген модифицированный нитрозосоединением, который путем применения полиакриламида образует водородные связи между амидными группами полиакриламида и атомами кислорода нитроаминных групп октогена и нитрозосоединения.The proposed method allows to obtain an octogen modified with a nitroso compound, which, through the use of polyacrylamide, forms hydrogen bonds between the amide groups of the polyacrylamide and the oxygen atoms of the nitroamine groups of the octogen and nitroso compounds.

Температурный предел высаживания нитрозосоединения на октоген составляет 20±5°С. Повышение температуры нежелательно, поскольку способствует перерасходу энергии и удорожанию процесса, а снижение температуры приводит к замедлению процесса высаживания.The temperature limit of planting nitroso compounds on HMX is 20 ± 5 ° C. An increase in temperature is undesirable, since it contributes to energy overruns and higher cost of the process, and a decrease in temperature slows down the planting process.

Весовое соотношение общего количества нитрозосоединения и октогена к воде составляет 1:100, которое принято из соображения безопасности процесса. Соотношение больше 100 нежелательно ввиду снижения производительности аппарата.The weight ratio of the total amount of nitroso compound and HMX to water is 1: 100, which is taken for process safety reasons. A ratio of more than 100 is undesirable due to reduced performance of the device.

Перемешивание водной пасты нитрозосоединения в течение 5-10 минут необходимо для получения суспензии. Добавление октогена проводят присыпанием в суспензию нитрозосоединения с перемешиванием в течение 5-10 минут. Время перемешивания менее 5 минут нежелательно, так как октоген не успевает распределиться в суспензии нитрозосоединения. Увеличение времени перемешивания свыше 10 минут нецелесообразно, поскольку увеличивает длительность производственного цикла.Stirring the aqueous paste of the nitroso compound for 5-10 minutes is necessary to obtain a suspension. The addition of HMX is carried out by sprinkling a nitroso compound into a suspension with stirring for 5-10 minutes. A mixing time of less than 5 minutes is undesirable, since the octogen does not have time to distribute in the suspension of the nitroso compound. An increase in mixing time of more than 10 minutes is impractical because it increases the duration of the production cycle.

Соотношение 0,01-0,1%-ного водного раствора ПАА вполне достаточно для полного высаживания нитрозосоединения на октоген, меньшее количество ПАА нежелательно, поскольку приводит к неполному высаживанию нитрозосоединения. Если взять большее количество октогена, то наблюдается неполное покрытие октогена.The ratio of 0.01-0.1% aqueous solution of PAA is quite sufficient for complete precipitation of the nitroso compound on the octogen; a smaller amount of PAA is undesirable, since it leads to incomplete precipitation of the nitroso compound. If you take a larger amount of HMX, then there is an incomplete HMX coverage.

Данное соотношение является вполне достаточным для получения модифицированного октогена - нового продукта для использования в составах топлив и порохов. Модифицированный октоген позволяет использовать нитрозосоединение, равномерно распределенное в топливной массе, что дает возможность получать более стабильные, воспроизводимые, нового качества характеристики топлива.This ratio is quite sufficient to obtain a modified HMX - a new product for use in fuel and gunpowder formulations. The modified octogen allows the use of a nitroso compound uniformly distributed in the fuel mass, which makes it possible to obtain more stable, reproducible, new quality fuel characteristics.

Время выдержки суспензии после смешения всех реагентов составляет 60±10 минут. Увеличение времени выдержки более 60 минут экономически нецелесообразно, а уменьшение времени может привести к неполной модификации октогена нитрозосоединением.The exposure time of the suspension after mixing all the reagents is 60 ± 10 minutes. An increase in the exposure time of more than 60 minutes is not economically feasible, and a decrease in time can lead to incomplete modification of the octogen with a nitroso compound.

Использование полиакриламида позволяет полностью высадить нитрозосоединение, равномерно распределить его на октоген, очистить технологические воды от органических соединений и создать безотходную технологию получения модифицированного октогена.The use of polyacrylamide allows the nitroso compound to be completely precipitated, evenly distribute it to the octogen, purify the process water from organic compounds and create a waste-free technology for producing modified octogen.

Пример выполнения заявленного изобретения.An example implementation of the claimed invention.

В реактор, снабженный механической мешалкой, термометром, воронкой для присыпания, наливают воду и помещают нитрозосоединение. Количество воды берут исходя из суммарного соотношения нитрозосоединения и октогена к воде 1:100, перемешивают в течение 5-10 минут при 20±5°С до получения однородной суспензии. Далее присыпают через воронку октоген, перемешивают в течение 5-10 минут и приливают в течение 5-10 минут приготовленный ранее раствор полиакриламида в воде в количестве 0,01-0,1%-ный в расчете на сухой продукт по отношению к октогену и нитрозосоединению. По окончании приливания раствора ПАА реакционную массу перемешивают в течение 60±10 минут при Т=20±5°С и осадок отфильтровывают, промывают (2×10) вес.ч. воды. Далее сырой продукт переносят на противень и сушат до постоянного веса.Water is poured into a reactor equipped with a mechanical stirrer, a thermometer, a funnel for powdering, and the nitroso compound is placed. The amount of water is taken based on the total ratio of nitroso compound and HMX to water 1: 100, stirred for 5-10 minutes at 20 ± 5 ° C until a homogeneous suspension is obtained. Then, octogen is sprinkled through a funnel, stirred for 5-10 minutes and poured for 5-10 minutes the previously prepared solution of polyacrylamide in water in an amount of 0.01-0.1% based on the dry product relative to the octogen and nitroso compound . Upon completion of the pouring of the PAA solution, the reaction mass is stirred for 60 ± 10 minutes at T = 20 ± 5 ° C and the precipitate is filtered off, washed (2 × 10) parts by weight water. Next, the crude product is transferred to a baking sheet and dried to constant weight.

Анализ технологических вод показал отсутствие нитрозосоединения, что было доказано путем упаривания технологической воды.Analysis of process water showed the absence of a nitroso compound, which was proved by evaporation of process water.

Модифицированный октоген нитрозосоединением с добавлением ПАА представляет собой белый, хорошо сыплющийся порошок. Если сухое вещество нитрозосоединения воспламеняется от электрической искры, то модифицированный октоген не чувствителен к электрической искре, энергия зажигания выше 100 мДж.The modified octogen nitroso compound with the addition of PAA is a white, well-encapsulating powder. If the dry matter of the nitroso compound is ignited by an electric spark, the modified octogen is not sensitive to an electric spark, the ignition energy is higher than 100 mJ.

Положительный эффект изобретения состоит в создании технологичного способа нанесения покрытия на октоген нитрозосоединения с помощью ПАА. Использование в качестве реакционной среды воды, вместо огнеопасного органического растворителя - ацетона, позволило снизить пожароопасность процесса. Полученный продукт используется для получения высокоэффективных топливных композиций СТРТ и порохов.The positive effect of the invention is to create a technologically advanced method for coating the octogen nitroso compounds using PAA. The use of water as a reaction medium, instead of flammable organic solvent - acetone, allowed to reduce the fire hazard of the process. The resulting product is used to obtain highly effective fuel compositions STRT and gunpowder.

Составы, приготовленные с использованием модифицированного октогена, имеют пониженный уровень скорости горения топлива. Данный способ проверен в лабораторных условиях ФГУП «НИИПМ».Compositions prepared using modified HMX have a reduced level of fuel burning rate. This method was tested in laboratory conditions of FSUE "NIIPM".

Claims

An octogen modification method, including planting a component, characterized in that the nitroso compound is placed in water, stirred for 5 ÷ 10 min at 20 ± 5 ° С until a suspension is obtained, octogen is sprinkled with a ratio of nitroso compound and octogen to water 1: 100, mixed in for 5-10 minutes, then with stirring a 1-2% aqueous solution of polyacrylamide is added at a weight ratio of HMX: nitroso compound: polyacrylamide equal to 100: 1 ... 5: 0.01 ... 0.1, and incubated for 60 ± 10 min at a temperature of 20 ± 5 ° C.