RU2611506C1 - Heat-resistant gas-generating composition - Google Patents

Heat-resistant gas-generating composition Download PDF

Info

Publication number
RU2611506C1
RU2611506C1 RU2015139118A RU2015139118A RU2611506C1 RU 2611506 C1 RU2611506 C1 RU 2611506C1 RU 2015139118 A RU2015139118 A RU 2015139118A RU 2015139118 A RU2015139118 A RU 2015139118A RU 2611506 C1 RU2611506 C1 RU 2611506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trinitro
gas
composition
binder
heat
Prior art date
Application number
RU2015139118A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Диана Борисовна Зинатуллина
Татьяна Александровна Енейкина
Сергей Георгиевич Волянюк
Роза Фатыховна Гатина
Юрий Михайлович Михайлов
Original Assignee
Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП
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 Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП filed Critical Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП
Priority to RU2015139118A priority Critical patent/RU2611506C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2611506C1 publication Critical patent/RU2611506C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06DMEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention refers to heat-resistant gas-generating compositions, used and operated in a temperature range of minus (70 ± 3)°C to plus (155 ± 5)°C. The gas-generating composition comprises an oxidant - 1,3,5-trinitro-1,3,5-triasatcyclohexane or mixture of 1,3,5-trinitro-1,3,5-triasatcyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro-1, 3,5,7-triasatcyclohexane at a ratio of 3:1, respectively, a binder - polyvinylbutyral, plasticizer - dibutyl phthalate, processing aids - paraffin, oleic acid, technical carbon and zinc stearate.
EFFECT: invention provides reduction of condensed combustion products and higher operating temperatures.
1 tbl

Description

Изобретение относится к термостойким газогенерирующим составам, применяемым в пиропатронах пиромеханических устройств и эксплуатируемым в температурном диапазоне эксплуатации от минус (70±3)°С до плюс (155±5)°С.The invention relates to heat-resistant gas-generating compositions used in pyro-mechanical devices and operated in the temperature range from minus (70 ± 3) ° C to plus (155 ± 5) ° C.

Известны газогенерирующие составы [1, 2] на основе окислителя - перхлората аммония, металлического горючего - алюминия, горючего - хлорсодержащего соединения и газогенерирующей добавки - хлористого аммония. Хлорсодержащие компоненты в составе являются основными источниками агрессивных газов. А наличие металлического горючего приводит к появлению большого количества конденсированных продуктов сгорания.Known gas-generating compositions [1, 2] based on an oxidizing agent - ammonium perchlorate, metal fuel - aluminum, fuel - chlorine-containing compounds and gas-generating additives - ammonium chloride. Chlorine-containing components in the composition are the main sources of aggressive gases. And the presence of metallic fuel leads to the appearance of a large number of condensed combustion products.

Составы на основе окислителя - нитрата аммония марки ЖВ и горюче-связующего - метилполивинилтетразола [3, 4] не содержат токсичные и конденсированные соединения в продуктах сгорания. Однако составы с содержанием нитрата аммония менее 60 мас. % не обеспечивают высокие рабочие характеристики. Содержание нитрата аммония выше 60 мас. % приводит при горении состава к образованию сплошного слоя расплава нитрата аммония на поверхности горения, что является причиной низкой скорости горения состава и большого времени задержки его воспламенения. Кроме того, в газогенерирующих составах используется метилполивинилтетразол, который при горении приводит к образованию конденсированных продуктов сгорания (сажи) [5].Compositions based on an oxidizing agent - ammonium nitrate of the ZhV brand and a combustible binder - methylpolyvinyltetrazole [3, 4] do not contain toxic and condensed compounds in the combustion products. However, compositions with an ammonium nitrate content of less than 60 wt. % do not provide high performance. The content of ammonium nitrate above 60 wt. % when burning the composition leads to the formation of a continuous layer of a melt of ammonium nitrate on the combustion surface, which is the reason for the low burning rate of the composition and the long delay time of its ignition. In addition, methylpolyvinyltetrazole is used in gas generating compositions, which, when burned, leads to the formation of condensed combustion products (soot) [5].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газогенерирующий состав [6], принятый за прототип, содержащий нитрат калия, новолачную фенолформальдегидную смолу, основной карбонат магния и аммоний щавелевокислый одноводный.Closest to the proposed invention is a gas generating composition [6], adopted as a prototype containing potassium nitrate, novolac phenol-formaldehyde resin, basic magnesium carbonate and ammonium oxalic monohydrate.

Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:

- низкая температура эксплуатации (не более 50°С);- low operating temperature (not more than 50 ° C);

- наличие значительного количества конденсированных продуктов сгорания, образующихся в результате использования нитрата калия.- the presence of a significant amount of condensed combustion products resulting from the use of potassium nitrate.

Задачей изобретения является разработка газогенерирующего состава, позволяющего снизить образование конденсированных продуктов сгорания при увеличении термической стойкости и сохранении высоких рабочих характеристик.The objective of the invention is to develop a gas-generating composition that allows to reduce the formation of condensed combustion products while increasing thermal stability and maintaining high performance.

Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что термостойкий газогенерирующий состав, содержащий окислитель, связующее и технологические добавки, отличается тем, что содержит в качестве окислителя 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан или смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексана и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана при соотношении 3:1 соответственно, связующее - поливинилбутираль, технологические добавки - дибутилфталат, углерод технический, стеарат цинка, парафин и олеиновую кислоту в следующем соотношении компонентов, мас. %:The solution to this problem is due to the fact that the heat-resistant gas-generating composition containing an oxidizing agent, a binder and processing aids is characterized in that it contains 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane or a mixture of 1.3, 5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane at a ratio of 3: 1, respectively, the binder is polyvinyl butyral, technological additives are dibutyl phthalate, technical carbon, zinc stearate, paraffin and oleic acid in the following ratio of components wt. %:

ПоливинилбутиральPolyvinyl butyral 13,7-14,413.7-14.4 ДибутилфталатDibutyl phthalate 3,6-4,03.6-4.0 ПарафинParaffin 0,8-1,00.8-1.0 Олеиновая кислотаOleic acid 0,8-1,00.8-1.0 Углерод техническийTechnical carbon 0,3-0,50.3-0.5 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан или1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane or смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексанаmixture of 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктанаand 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane при соотношении 3:1 соответственноwith a ratio of 3: 1, respectively 80,8-79,180.8-79.1 Стеарат цинка (сверх 100%)Zinc Stearate (in excess of 100%) 0,4-0,60.4-0.6

Массовая доля всех компонентов (за исключением стеарата цинка) в сумме составляет 100%, стеарат цинка вводится в состав сверх 100% по отношению к составу. 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктан в качестве окислителей обеспечивают снижение содержания токсичных продуктов сгорания.The mass fraction of all components (except zinc stearate) in the amount is 100%, zinc stearate is introduced into the composition in excess of 100% with respect to the composition. 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane as oxidizing agents reduce the content of toxic combustion products.

Газогенерирующие составы с 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктаном в качестве окислителя не дают надежного воспламенения при отрицательных температурах эксплуатации (минус 70°С). Составы со смесью 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексана и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана при соотношении 1:1 (массовое) имеют худшую механическую прочность (на 40-50%), чем предлагаемый состав окислителя (3:1 (массовое)). Увеличение содержания окислителя в составе выше 80,8% мас. приведет к снижению содержания связующего и, следовательно, к ухудшению прочностных свойств материала. При увеличении содержания связующего выше 14,4% мас. состав обладает хорошими прочностными свойствами, но при этом заметно снижаются значения рабочих характеристик и удельной газопроизводительности.Gas generating compositions with 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane as an oxidizing agent do not give reliable ignition at negative operating temperatures (minus 70 ° C). Compositions with a mixture of 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane at a ratio of 1: 1 (mass) have the worst mechanical strength (40-50%) than the proposed composition of the oxidizing agent (3: 1 (mass)). The increase in the content of oxidizing agent in the composition above 80.8% wt. will lead to a decrease in the content of the binder and, consequently, to a deterioration in the strength properties of the material. With an increase in the content of the binder above 14.4% wt. the composition has good strength properties, but at the same time, the values of performance and specific gas productivity are markedly reduced.

Дибутилфталат обеспечивает технологичность переработки массы и механическую прочность материала. При содержании в составе дибутилфталата менее 3,6% мас. прочностные свойства материала заметно ухудшаются. Остальные технологические добавки снижают внешнее трение и облегчают процесс проходного прессования, снижение их количества менее 2,3% мас. повышает опасность операции прессования. Физико-механические показатели прототипа, предлагаемого состава и состава за пределами граничных условий приведены в таблице 1.Dibutyl phthalate provides manufacturability of mass processing and mechanical strength of the material. When the content of dibutyl phthalate is less than 3.6% wt. strength properties of the material are noticeably deteriorated. The remaining technological additives reduce external friction and facilitate the process of continuous pressing, reducing their number less than 2.3% wt. increases the risk of pressing operations. Physico-mechanical properties of the prototype, the proposed composition and composition outside the boundary conditions are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Из таблицы видно, что предлагаемый состав (обр. 1, 2, 3) позволяет снизить содержание конденсированных продуктов сгорания по сравнению с прототипом примерно в 300 раз, увеличить значение удельной газопроизводительности с 410 до 487 нл/кг, обеспечить высокие работоспособность и температуру эксплуатации, а именно до 155±5°С (у прототипа не более 50°С).The table shows that the proposed composition (samples 1, 2, 3) can reduce the content of condensed combustion products in comparison with the prototype by about 300 times, increase the value of specific gas production from 410 to 487 nl / kg, ensure high performance and operating temperature, namely, up to 155 ± 5 ° C (the prototype is not more than 50 ° C).

Увеличение содержания связующего (более 14,4% мас.), снижение содержания окислителя (менее 79,1% мас.) и увеличение содержания всех технологических добавок в составе (выше 7,1% масс.) приводят к снижению работоспособности и понижению значения удельной газопроизводительности (обр. 5). При снижении содержания связующего (менее 13,7% мас.), увеличении содержания окислителя (более 80,8% мас.) и снижении содержания всех технологических добавок в составе (менее 7,1% мас.) наблюдаются высокие рабочие характеристики состава и большее значение удельной газопроизводительности (обр. 4). Однако при этом не обеспечиваются достаточные прочностные свойства продукта, к тому же производство состава такого типа является опасным в технологическом плане (высокая величина внешнего трения).An increase in the binder content (more than 14.4% wt.), A decrease in the content of oxidizing agent (less than 79.1% wt.) And an increase in the content of all technological additives in the composition (above 7.1% wt.) Lead to a decrease in working capacity and a decrease in the specific value gas production (sample 5). With a decrease in the binder content (less than 13.7% wt.), An increase in the content of the oxidizing agent (more than 80.8% wt.) And a decrease in the content of all technological additives in the composition (less than 7.1% wt.), High performance characteristics of the composition and greater the value of specific gas production (sample 4). However, this does not provide sufficient strength properties of the product, in addition, the production of a composition of this type is technologically dangerous (high external friction).

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент RU 2401254 «Газогенерирующее топливо для скважинных аппаратов», C06D 5/06, C06B 29/22, опубл. 10.10.2010.1. Patent RU 2401254 "Gas-generating fuel for downhole equipment", C06D 5/06, C06B 29/22, publ. 10/10/2010.

2. Патент RU 2395482 «Газогенерирующее топливо для скважинных аппаратов», C06D 5/06, C06B 29/22, опубл. 27.07.2010.2. Patent RU 2395482 "Gas-generating fuel for downhole tools", C06D 5/06, C06B 29/22, publ. 07/27/2010.

3. Патент RU 2481319 «Твердотопливный газогенерирующий состав», C06D 5/06, C06B 31/28, опубл. 10.05.2013.3. Patent RU 2481319 "Solid propellant gas generating composition", C06D 5/06, C06B 31/28, publ. 05/10/2013.

4. Патент RU 2423339 «Твердотопливный газогенерирующий состав на основе нитрата аммония», C06D 5/06, C06B 31/32, опубл. 10.07.2011.4. Patent RU 2423339 "Solid fuel gas-generating composition based on ammonium nitrate", C06D 5/06, C06B 31/32, publ. 07/10/2011.

5. Патент RU 2444505 «Газогенерирующий состав на основе нитрата аммония», C06D 5/06, C06B 31/32, опубл. 10.03.2012.5. Patent RU 2444505 "Gas-generating composition based on ammonium nitrate", C06D 5/06, C06B 31/32, publ. 03/10/2012.

6. Патент RU 2151135 «Газогенерирующий состав», C06D 5/06, A62D 1/06, опубл. 20.06.2000.6. Patent RU 2151135 "Gas-generating composition", C06D 5/06, A62D 1/06, publ. 06/20/2000.

Claims (2)

Термостойкий газогенерирующий состав, содержащий окислитель, связующее и технологические добавки, отличающийся тем, что в качестве окислителя содержит 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан или смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексана и 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана при соотношении 3:1 соответственно, связующее - поливинилбутираль, технологические добавки - дибутилфталат, углерод технический, стеарат цинка, парафин и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:Heat-resistant gas-generating composition containing an oxidizing agent, a binder and processing aids, characterized in that it contains 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane or a mixture of 1,3,5-trinitro-1,3,5 as an oxidizing agent triazacyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyclooctane with a ratio of 3: 1, respectively, the binder is polyvinyl butyral, technological additives are dibutyl phthalate, industrial carbon, zinc stearate, paraffin and oleic acid in the following the ratio of components, wt.%: ПоливинилбутиральPolyvinyl butyral 13,7-14,413.7-14.4 ДибутилфталатDibutyl phthalate 3,6-4,03.6-4.0 ПарафинParaffin 0,8-1,00.8-1.0 Олеиновая кислотаOleic acid 0,8-1,00.8-1.0 Углерод техническийTechnical carbon 0,3-0,50.3-0.5 1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyclohexane или смесь 1,3,5-тринитро-1,3,5-триаза-or a mixture of 1,3,5-trinitro-1,3,5-triase- циклогексана и 1,3,5,7-тетранитро-cyclohexane and 1,3,5,7-tetranitro 1,3,5,7-тетраазациклооктана при1,3,5,7-tetraazacyclooctane at соотношении 3:1 соответственно3: 1 ratio, respectively 80,8-79,180.8-79.1 Стеарат цинка (сверх 100%)Zinc Stearate (in excess of 100%) 0,4-0,60.4-0.6
RU2015139118A 2015-09-14 2015-09-14 Heat-resistant gas-generating composition RU2611506C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139118A RU2611506C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Heat-resistant gas-generating composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139118A RU2611506C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Heat-resistant gas-generating composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611506C1 true RU2611506C1 (en) 2017-02-27

Family

ID=58459050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139118A RU2611506C1 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Heat-resistant gas-generating composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611506C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994023800A1 (en) * 1993-04-13 1994-10-27 Eri East Research And Invest Ag Composition for preparing a fire-extinguishing gas-aerosol mixture and its use
RU2151135C1 (en) * 1998-07-27 2000-06-20 Предприятие "Источник" Gas-generating composition
RU2281276C1 (en) * 2004-12-10 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" Solid ballistite-type propellant
RU2444505C1 (en) * 2010-08-03 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ammonium nitrate based gas-generating composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994023800A1 (en) * 1993-04-13 1994-10-27 Eri East Research And Invest Ag Composition for preparing a fire-extinguishing gas-aerosol mixture and its use
RU2151135C1 (en) * 1998-07-27 2000-06-20 Предприятие "Источник" Gas-generating composition
RU2281276C1 (en) * 2004-12-10 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" Solid ballistite-type propellant
RU2444505C1 (en) * 2010-08-03 2012-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ammonium nitrate based gas-generating composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2454387C2 (en) Capsule mixture
JPS5820919B2 (en) concei kayak
JP5761893B2 (en) Ignition composition
RU2611506C1 (en) Heat-resistant gas-generating composition
US2095302A (en) Ammunition
US20080006167A1 (en) Blast effect charge
RU2393140C1 (en) Solid fuel low-temperature gas-generating composition
US3123507A (en) Gas-generating compositions
US3473981A (en) Gas generating composition containing melamine
EP1966120B1 (en) Salts of styphnic acid
RU2394800C1 (en) Thermoplastic gas-generating high-power pyrotechnic composition
RU2731103C1 (en) Universal catalytic converter for combustion of ballistic solid-propellant fuels (bspf)
KR20190101995A (en) Gas-generating flammable solid object
EP3164375B1 (en) Pyrotechnic igniting agent
RU2627409C1 (en) Igniter composition
RU2451004C2 (en) Heat-resistant gas-generating solid fuel
US2421029A (en) Starting mixture
RU2485082C1 (en) Solid fuel composition (versions)
RU2700511C1 (en) Method of granulating zirconium-containing pyrotechnic composition
RU2571753C1 (en) Ice-forming propellant
US2653086A (en) Gas-producing nondetonating composition
RU2539959C1 (en) Gas-generating cocrystallisate based on ammonium nitrate
RU2232740C1 (en) Pyrotechnic igniter composition
RU2797695C1 (en) Ammonium nitrate fuel with low impact sensitivity and environmentally friendly combustion products
US887027A (en) Explosive.