RU2386608C1 - Composition for preparing pyrotechnic elastic material - Google Patents

Composition for preparing pyrotechnic elastic material Download PDF

Info

Publication number
RU2386608C1
RU2386608C1 RU2009106373/02A RU2009106373A RU2386608C1 RU 2386608 C1 RU2386608 C1 RU 2386608C1 RU 2009106373/02 A RU2009106373/02 A RU 2009106373/02A RU 2009106373 A RU2009106373 A RU 2009106373A RU 2386608 C1 RU2386608 C1 RU 2386608C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
pyrotechnic
elastic material
asbestos
titanium
Prior art date
Application number
RU2009106373/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Юрьевич Постников (RU)
Алексей Юрьевич Постников
Александр Алексеевич Татынов (RU)
Александр Алексеевич Татынов
Владимир Николаевич Лошкарев (RU)
Владимир Николаевич Лошкарев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - (ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - (ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2009106373/02A priority Critical patent/RU2386608C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386608C1 publication Critical patent/RU2386608C1/en

Links

Landscapes

  • Air Bags (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to pyrotechnics. The composition for preparing pyrotechnic elastic material contains 8-10 wt % barium chromate, 2-7 wt % potassium perchlorate, 2-7 wt % fluoroplastic F-42, 45-61 wt % titanium powder, 5-8 wt % asbestos and 16-30 wt % titanium dioxide.
EFFECT: preparation of a composition for making pyrotechnic elastic sheet material which can be used for maintaining the required temperature during a given time interval and has the following characteristics: rate of combustion - 20-30 mm/s, specific gas release - 9-31 cm3/g, specific heat dissipation - 470-580 cal/g.
1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо обеспечить поддержание требуемой повышенной температуры в течение заданного интервала времени, например в блоке электрохимических элементов (ЭХЭ) в составе тепловых химических источников тока (ТХИТ).The invention relates to the field of pyrotechnics and can be used in various devices where it is necessary to maintain the required elevated temperature for a given time interval, for example, in a block of electrochemical elements (ECE) as part of thermal chemical current sources (TCIT).

Известен пиротехнический состав (ПТС) /Экзотермический состав для нагревательных устройств. Патент RU №2022953, МПК C0B 33/02, опубл. 15.11.94/, включающий в себя следующие компоненты, мас.%: нитрат калия 3-10, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфоната технического 3-10, уголь - остальное. Состав может дополнительно содержать 1-3 глицерина и 2-5 перхлората калия. Состав готовят по технологии, принятой в пиротехническом производстве. Предназначен данный состав для обогрева сливной арматуры железнодорожных цистерн с целью уменьшения времени выгрузки, а также для подогрева пищи, воды, обогрева палаток, укрытий и т.п. в условиях отсутствия электрической и других видов энергии. Основными недостатками ПТС является выделение дыма, искрообразование и неравномерность выделения тепла во времени. В ТХИТ выделение даже относительно небольшого количества газа крайне нежелательно, поскольку реализация высокого давления в герметичном корпусе тепловой батареи (ТБ) приводит к необходимости делать его прочным. Кроме того, выделяющийся при сгорании ПТС такой газ, как окись углерода, при высокой рабочей температуре ТБ 250-600°С взаимодействует с активными веществами ЭХЭ катодом и анодом, что приводит к снижению полезной емкости последних и, в конечном итоге, к уменьшению времени работы ТБ.Known pyrotechnic composition (PTS) / Exothermic composition for heating devices. Patent RU No. 2022953, IPC C0B 33/02, publ. 11/15/94 /, which includes the following components, wt.%: Potassium nitrate 3-10, sodium salt of carboxymethyl cellulose, or methyl cellulose, or technical lignosulfonate 3-10, coal - the rest. The composition may additionally contain 1-3 glycerol and 2-5 potassium perchlorate. The composition is prepared according to the technology adopted in the pyrotechnic production. This composition is intended for heating the drain valves of railway tanks in order to reduce unloading time, as well as for heating food, water, heating tents, shelters, etc. in the absence of electrical and other types of energy. The main disadvantages of the TCP are smoke emission, sparking and uneven heat generation over time. In TCIT, the release of even a relatively small amount of gas is extremely undesirable, since the implementation of high pressure in a sealed housing of a heat battery (TB) leads to the need to make it durable. In addition, such gas as carbon monoxide released during the combustion of PTS at a high working temperature of TB 250-600 ° C interacts with the active substances of the ECE cathode and anode, which leads to a decrease in the useful capacity of the latter and, ultimately, to reduce the operating time TB

Известен также пиротехнический состав /Пиротехнический состав. Патент RU 2091359, МПК C06B 29/04, 33/06, опубл. 27.09.97/, имеющий низкое значение удельного газовыделения (0,7-4,5) см3/г, приемлемую величину удельной калорийности (350-480) кал/г и состоящий (мас.%) из титана 82-92, алюминия 2-10, перхлората калия 6-8. Пиротехнический состав приготавливается путем механического смешения компонентов в смесителе и предназначен для использования в тепловых батареях резервного типа в качестве нагревательного элемента, а также в устройствах с высоким тепловыделением и малым удельным газовыделением. Температура горения состава составляет 1900-2000°С, шлаки электропроводны и практически не изменяют своих геометрических размеров. Относительно высокое значение скорости горения указанного состава 250-400 мм/с не позволяет использовать его для изготовления нагревателей, способных поддерживать рабочую температуру в устройстве в течение достаточно длительного интервала времени.Also known pyrotechnic composition / pyrotechnic composition. Patent RU 2091359, IPC C06B 29/04, 33/06, publ. 09/27/97 /, having a low value of specific gas evolution (0.7-4.5) cm 3 / g, an acceptable value of specific calorific value (350-480) cal / g and consisting (wt.%) Of titanium 82-92, aluminum 2-10, potassium perchlorate 6-8. The pyrotechnic composition is prepared by mechanical mixing of the components in the mixer and is intended for use in backup thermal batteries as a heating element, as well as in devices with high heat generation and low specific gas emission. The combustion temperature of the composition is 1900-2000 ° C, the slags are electrically conductive and practically do not change their geometric dimensions. The relatively high value of the burning rate of the specified composition of 250-400 mm / s does not allow using it for the manufacture of heaters capable of maintaining the operating temperature in the device for a sufficiently long time interval.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является состав для изготовления пиротехнического эластичного материала /Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала (варианты). Патент RU 2306306, МПК C06B 33/12, опубл. 20.09.2007/. В первом варианте состав для изготовления пиротехнического эластичного материала содержит (мас.%) титан 12-32, хромат бария 48-71, перхлорат калия 5-20, асбестовый порошок 3-10 и фторопласт марки Ф-42 3-5. Во втором варианте в качестве горючего компонента используется (мас.%) цирконий 23-26, а также хромат бария 52-57, перхлорат калия 6-10, асбестовый порошок 7-10 и фторопласт марки Ф-42 2-5. Использование заявляемых компонентов в указанных соотношениях позволяет создать эластичный листовой материал, характеризующийся высокими скоростями горения. Данный эффект обеспечивается составлением композиции, близкой к стехиометрии, и присутствием сравнительно небольшого количества негорючего компонента - асбеста. Использование порошков металла - титана или циркония, окислителей - перхлората калия и хромата бария, а также фторопласта Ф-42 в выбранных количествах обеспечивает высокие энергетические показатели материала и высокую надежность его горения. Материал, изготовленный из этих составов, используется для инициирования пиротехнических цепочек. Однако эластичный листовой материал не может быть использован для поддержания рабочих температур в устройствах из-за высоких энергетических характеристик: скорость горения 1000-4000 мм/с, удельное газовыделение 30-50 см3/г, удельное тепловыделение 430-900 кал/г. Кроме того, шлаки, образующиеся в процессе горения данного материала, не сохраняют исходных геометрических размеров.The closest in technical essence to the claimed solution is a composition for the manufacture of pyrotechnic elastic material / Composition for the manufacture of pyrotechnic elastic material (options). Patent RU 2306306, IPC C06B 33/12, publ. September 20, 2007 /. In the first embodiment, the composition for the manufacture of pyrotechnic elastic material contains (wt.%) Titanium 12-32, barium chromate 48-71, potassium perchlorate 5-20, asbestos powder 3-10 and ftoroplast brand F-42 3-5. In the second embodiment, zirconium 23-26, as well as barium chromate 52-57, potassium perchlorate 6-10, asbestos powder 7-10 and fluoroplastic grade F-42 2-5 are used as a combustible component. The use of the claimed components in these ratios allows you to create an elastic sheet material, characterized by high burning rates. This effect is achieved by compiling a composition close to stoichiometry and the presence of a relatively small amount of a non-combustible component - asbestos. The use of metal powders - titanium or zirconium, oxidizing agents - potassium perchlorate and barium chromate, as well as fluoroplastic F-42 in selected quantities provides high energy performance of the material and high reliability of its combustion. Material made from these compounds is used to initiate pyrotechnic chains. However, elastic sheet material cannot be used to maintain operating temperatures in devices due to high energy characteristics: burning rate of 1000-4000 mm / s, specific gas evolution of 30-50 cm 3 / g, specific heat of 430-900 cal / g. In addition, the slag formed during the combustion of this material does not retain the original geometric dimensions.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение скорости горения и величины удельного газовыделения листового эластичного материала, а также сохранение исходных геометрических размеров шлаков материала.The objective of the present invention is to reduce the burning rate and the specific gas emission of sheet elastic material, as well as maintaining the original geometric dimensions of the slag material.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого состава, заключается в изготовлении листового эластичного нагревателя пиротехнического со следующими параметрами и характеристиками горения:The technical result achieved by using the inventive composition is to manufacture a sheet of flexible pyrotechnic heater with the following parameters and combustion characteristics:

- скорость горения - 20-30 мм/с (на порядок ниже, чем у прототипа);- burning rate - 20-30 mm / s (an order of magnitude lower than that of the prototype);

- удельное газовыделение - 9-31 см3/г (меньше, чем у прототипа);- specific gas evolution - 9-31 cm 3 / g (less than the prototype);

- удельное тепловыделение - 470-580 кал/г;- specific heat - 470-580 cal / g;

- безопасность изготовления листового материала;- safety of manufacturing sheet material;

- шлаки состава не изменяют геометрических размеров исходного материала.- slag composition does not change the geometric dimensions of the source material.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата в состав, содержащий смесь порошков титана, хромата бария, перхлората калия, асбеста и фторопласта марки Ф-42, согласно изобретению дополнительно введен диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:To solve this problem and achieve a technical result, a composition containing a mixture of powders of titanium, barium chromate, potassium perchlorate, asbestos and fluoroplastic grade F-42, according to the invention, titanium dioxide is additionally introduced in the following ratio of components, wt.%:

BaCrO4 BaCrO 4 8-108-10 KClO4 KClO 4 2-72-7 Фторопласт Ф-42Ftoroplast F-42 2-72-7 TiTi 45-6145-61 АсбестAsbestos 5-85-8 TiO2 TiO 2 16-3016-30

Использование указанных компонентов и их соотношение позволяет создать эластичный листовой материал, характеризующийся относительно невысокими скоростями горения и низким значением удельного газовыделения. Использование порошка титана и перхлората калия в выбранном количестве обеспечивает высокие энергетические показатели материала, а также высокую надежность его воспламенения. Фторопласт Ф-42 и асбест используются в составе для комплексного улучшения реологических и физико-механических характеристик, что позволяет создать эластичный листовой материал. Введение диоксида титана и подбор соотношения компонентов состава позволяют уменьшить уровень скорости горения и удельного газовыделения, а также обеспечить сохранение продуктами горения (шлаками) исходных геометрических размеров материала. При этом сохраняется достаточно высокое значение удельного тепловыделения.The use of these components and their ratio allows you to create an elastic sheet material, characterized by relatively low burning rates and low specific gas emission. The use of titanium powder and potassium perchlorate in a selected amount provides high energy performance of the material, as well as high reliability of its ignition. Fluoroplastic F-42 and asbestos are used as part of a comprehensive improvement of the rheological and physical-mechanical characteristics, which allows you to create an elastic sheet material. The introduction of titanium dioxide and the selection of the ratio of the components of the composition can reduce the rate of combustion and specific gas evolution, as well as ensure that the combustion products (slags) maintain the original geometric dimensions of the material. At the same time, a sufficiently high value of specific heat is retained.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены несколько составов на основе системы Ti-KClO4-BaCrO4-TiO2-фторопласт-асбест с различным соотношением компонентов, позволяющих создать листовой материал, обладающий скоростью горения 20-30 мм/с, допустимым значением удельного газовыделения 9-31 см3/г и удельным тепловыделением 470-580 кал/г. Кроме того, шлаки состава не изменяют исходных геометрических размеров материала. Листовой материал готовится путем приготовления суспензии на основе раствора фторопласта в ацетоне с добавлением остальных исходных компонентов и последующими процессами "розлива" в формы, сушки и вальцевания. На последнем этапе из листового материала изготавливаются (нарезаются) пиротехнические полотна необходимых форм и размеров. Для приготовления пиротехнических лент были использованы порошки перхлората калия (ТУ 6-09-3801), титана (ТУ 1715-036-07623615) и хромата бария (ТУ6-09-5286). Безопасность изготовления такого материала обеспечивается отсутствием стадии механического смешения в твердой фазе исходных компонентов в различного рода механических мельницах и смесителях.For experimental verification of the claimed composition, several compositions were prepared on the basis of the Ti-KClO 4 -BaCrO 4 -TiO 2 -fluoroplast-asbestos system with a different ratio of components, which allows creating a sheet material with a burning rate of 20-30 mm / s, an allowable value of specific gas evolution 9-31 cm 3 / g and specific heat 470-580 cal / g. In addition, the slag composition does not change the initial geometric dimensions of the material. The sheet material is prepared by preparing a suspension based on a solution of fluoroplastic in acetone with the addition of the remaining starting components and the subsequent processes of "filling" into molds, drying and rolling. At the last stage, pyrotechnic sheets of the required shapes and sizes are made (cut) from sheet material. Powders of potassium perchlorate (TU 6-09-3801), titanium (TU 1715-036-07623615) and barium chromate (TU6-09-5286) were used to prepare pyrotechnic tapes. The safety of manufacturing such a material is ensured by the absence of a stage of mechanical mixing in the solid phase of the starting components in various kinds of mechanical mills and mixers.

Согласно приведенным экспериментальным данным, представленным в таблице 1, оптимальный технический результат наблюдается у составов по позициям 4-7. Испытания материалов из состава без перхлората калия (позиции 1-3) приводили к:According to the experimental data presented in table 1, the optimal technical result is observed for the compositions at positions 4-7. Tests of materials from the composition without potassium perchlorate (items 1-3) led to:

- неполному сгоранию материала (позиция 1);- incomplete combustion of the material (position 1);

- неудовлетворительной воспламеняемости при низких температурах (позиция 2);- poor flammability at low temperatures (position 2);

- не сохранению шлаками формы исходного материала (позиция 3).- not to preserve the slag form of the source material (position 3).

Материал из заявляемого состава (позиции 4-7) после сгорания имеет твердые шлаки, сохраняющие исходную форму материала.The material from the claimed composition (positions 4-7) after combustion has solid slags that preserve the original form of the material.

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000001
Figure 00000002

Согласно таблице 1, получены следующие характеристики:According to table 1, the following characteristics are obtained:

- скорость горения - 20-30 мм/с;- burning rate - 20-30 mm / s;

- удельное газовыделение - 9-31 см3/г;- specific gas evolution - 9-31 cm 3 / g;

- удельное тепловыделение - 470-570 кал/г (в среде аргона); 520-580 кал/г (на воздухе).- specific heat - 470-570 cal / g (in argon); 520-580 cal / g (in air).

Экспериментальная проверка нагревателя пиротехнического, полученного из заявляемого состава, в качестве элемента, обеспечивающего поддержание требуемой температуры в блоке электрохимических элементов в течение времени работы в составе тепловых химических источников тока, показала положительные результаты, заключающиеся в увеличении времени работы тепловой батареи при надежном инициировании и горении нагревателя пиротехнического из заявляемого состава.The experimental verification of the pyrotechnic heater obtained from the claimed composition as an element ensuring the maintenance of the required temperature in the block of electrochemical elements during the operating time as a part of thermal chemical current sources showed positive results, consisting in increasing the operating time of the thermal battery with reliable initiation and combustion of the heater pyrotechnic of the claimed composition.

Claims (1)

Состав для изготовления пиротехнического эластичного материала, содержащий порошки титана, хромата бария, перхлората калия, асбеста и фторопласта Ф-42, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хромат бария (BaCrO4) 8-10 перхлорат калия (KClO4) 2-7 фторопласт Ф-42 2-7 титан 45-61 асбест 5-8 диоксид титана (TiO2) 16-30
Composition for the manufacture of pyrotechnic elastic material containing powders of titanium, barium chromate, potassium perchlorate, asbestos and fluoroplastic F-42, characterized in that it additionally contains titanium dioxide in the following ratio of components, wt.%:
Barium Chromate (BaCrO 4 ) 8-10 potassium perchlorate (KClO 4 ) 2-7 ftoroplast F-42 2-7 titanium 45-61 asbestos 5-8 titanium dioxide (TiO 2 ) 16-30
RU2009106373/02A 2009-02-24 2009-02-24 Composition for preparing pyrotechnic elastic material RU2386608C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106373/02A RU2386608C1 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Composition for preparing pyrotechnic elastic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009106373/02A RU2386608C1 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Composition for preparing pyrotechnic elastic material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2386608C1 true RU2386608C1 (en) 2010-04-20

Family

ID=46275145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009106373/02A RU2386608C1 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Composition for preparing pyrotechnic elastic material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386608C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545335C1 (en) * 2013-11-18 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" Pyrotechnical composition of elastic igniters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545335C1 (en) * 2013-11-18 2015-03-27 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" Pyrotechnical composition of elastic igniters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101633718B1 (en) Solid electrolyte and all-solid state lithium ion secondary battery
JP6443882B2 (en) Aerosol fire extinguisher composition.
CN108083234B (en) Oxygen candle medicine
JP2004123532A (en) Solid composition, hydrogen generating method, and proton exchange membrane fuel cell
CN105169614B (en) A kind of hand-held fire extinguisher aerosol extinguishing agent and preparation method thereof
JP4113584B2 (en) Oxygen generating composition
JP2006008492A (en) Oxygen generating composition
RU2386608C1 (en) Composition for preparing pyrotechnic elastic material
KR100399025B1 (en) Preparation of lithium manganese oxide for Li-secondary battery
US3617389A (en) Preparation of raney catalyst fuel cell electrodes
JP2020011869A (en) Method for producing germanium pyrophosphate
TWI333708B (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
RU2423339C1 (en) Ammonium nitrate based solid-fuel gas-generating composition
KR20140132671A (en) Agglomerated wood charcoal without harmful elements
JP2572912B2 (en) Method for manufacturing air electrode of solid oxide fuel cell
CN107417477B (en) A kind of low-temperature solid propellant
CN109438148A (en) A kind of thermal cell activation high burn rate pyrotechnic compound and preparation method and application
RU2483050C2 (en) Pyrotechnical composition
Zhu et al. Effects of magnesium hydride on the thermal decomposition and combustion properties of DAP-4
JP2011108478A (en) Positive electrode active material, magnesium secondary battery, and method of producing the positive electrode active material
RU2545335C1 (en) Pyrotechnical composition of elastic igniters
JP2014031299A (en) Method for manufacturing hydrogen storage material, and hydrogen storage material
RU2510748C2 (en) Pyrotechnical aerosol-forming composition for producing impact on clouds and fog
RU2531293C1 (en) Pyrotechnic composition
US20170204021A1 (en) Pyrotechnic compositions comprising nanostructured crystalline boron phosphide and oxidizer