RU2777333C1 - Pentaerythritol tetranitrate modified with carbon nanotubes and method for its preparation - Google Patents
Pentaerythritol tetranitrate modified with carbon nanotubes and method for its preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777333C1 RU2777333C1 RU2021104035A RU2021104035A RU2777333C1 RU 2777333 C1 RU2777333 C1 RU 2777333C1 RU 2021104035 A RU2021104035 A RU 2021104035A RU 2021104035 A RU2021104035 A RU 2021104035A RU 2777333 C1 RU2777333 C1 RU 2777333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pentaerythritol tetranitrate
- carbon nanotubes
- modified
- ohm
- solution
- Prior art date
Links
- TZRXHJWUDPFEEY-UHFFFAOYSA-N Pentaerythritol Chemical class [O-][N+](=O)OCC(CO[N+]([O-])=O)(CO[N+]([O-])=O)CO[N+]([O-])=O TZRXHJWUDPFEEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229960004321 Pentaerithrityl tetranitrate Drugs 0.000 title claims abstract description 32
- 229960000968 Pentaerythritol Tetranitrate Drugs 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000026 Pentaerythritol tetranitrate Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства взрывчатых веществ и изделий на их основе, а именно к производству бризантных взрывчатых веществ, используемых при создании средств инициирования, в частности к модифицированному углеродными наноматериалами пентаэритриттетранитрату (ТЭНу).The invention relates to the production of explosives and products based on them, and in particular to the production of high explosives used in the creation of means of initiation, in particular to pentaerythritol tetranitrate (PETN) modified by carbon nanomaterials.
Продукт, полученный предложенным способом, в виде отдельных мелких кристаллов с включениями углеродных наноматериалов с наличием электрической проводимости (удельное объемное электрическое сопротивление от 1,0 Ом⋅м до 5,0⋅104 Ом⋅м) может быть использован при изготовлении средств инициирования и передачи детонации, применяемых в горнорудной промышленности. Включение углеродных наноматериалов в состав взрывчатых веществ обеспечивает достижение электропроводности и электростатической диссипации (антистатической).The product obtained by the proposed method, in the form of separate small crystals with inclusions of carbon nanomaterials with the presence of electrical conductivity (volumetric electrical resistivity from 1.0 Ohm⋅m to 5.0⋅10 4 Ohm⋅m) can be used in the manufacture of means of initiation and transmission of detonation used in the mining industry. The inclusion of carbon nanomaterials in the composition of explosives ensures the achievement of electrical conductivity and electrostatic dissipation (antistatic).
При изготовлении капсюлей-воспламенителей и средств инициирования для горнорудной промышленности в производстве широко применяется такое взрывчатое вещество как пентаэритриттетранитрат (ТЭН). Существующие технологии отработаны на получение такого продукта, обеспечивающего технические требования при изготовлении средств инициирования [Орлова Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. Л., «Химия», - 1973, - С. 636-644].In the manufacture of igniter capsules and initiation agents for the mining industry, such an explosive as pentaerythritoltetranitrate (PETN) is widely used in production. Existing technologies have been worked out to obtain such a product that provides technical requirements for the manufacture of initiation agents [Orlova E.Yu. Chemistry and technology of high explosives. L., "Chemistry", - 1973, - S. 636-644].
Основным недостатком получаемого пентаэритриттетранитрата известными способами является отсутствие электропроводимости, удельное объемное электрическое сопротивление превышает 1⋅108 Ом⋅м, что не позволяет происходить электростатической диссипации и делает технологические операции с использованием пентаэритриттетранитрата особо опасными.The main disadvantage of pentaerythritol tetranitrate obtained by known methods is the lack of electrical conductivity, the specific volumetric electrical resistance exceeds 1⋅10 8 Ohm⋅m, which does not allow electrostatic dissipation to occur and makes technological operations using pentaerythritol tetranitrate particularly dangerous.
Открытие углеродных нанотрубок произошло относительно недавно и по этой причине их применение в настоящее время ограничено лишь определенными отраслями и направлениями, в частности: микроэлектроника, капиллярные, оптические применения, медицина, генераторы энергии и двигатели, источники тока.The discovery of carbon nanotubes occurred relatively recently, and for this reason, their use is currently limited only to certain industries and areas, in particular: microelectronics, capillary, optical applications, medicine, power generators and motors, current sources.
В настоящее время на практике углеродные нанотрубки практически не применяются в производстве взрывчатых веществ, используемых для изготовления капсюлей-воспламенителей и средств инициирования для горнорудной промышленности.At present, in practice, carbon nanotubes are practically not used in the production of explosives used for the manufacture of igniter caps and initiators for the mining industry.
Задачей настоящего изобретения является разработка простого способа модифицирования пентаэритриттетранитрата углеродными нанотрубками для повышения электропроводности.The object of the present invention is to develop a simple method for modifying pentaerythritol tetranitrate with carbon nanotubes to increase electrical conductivity.
Преимуществами предлагаемого решения является:The advantages of the proposed solution are:
- использование материалов, сырья, применяемых в валовом производстве;- use of materials, raw materials used in gross production;
- применение легко поддерживаемых в производственных условиях режимов перекристаллизации, обеспечивающих качество получаемого продукта.- the use of recrystallization regimes that are easily supported under production conditions, ensuring the quality of the resulting product.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение удельного объемного электрического сопротивления пентаэритриттетранитрата до величин от 1,0 Ом⋅м до 5,0⋅104 Ом⋅м.The technical result of the claimed invention is the reduction of the specific volumetric electrical resistance of pentaerythritol tetranitrate to values from 1.0 Ohm⋅m to 5.0⋅10 4 Ohm⋅m.
Технический результат достигается за счет модификации пентаэритриттетранитрата углеродными нанотрубками. Модификация проводится введением нанотрубок в виде суспензии в реакционную смесь в момент перекристаллизации пентаэритриттетранитрата. За счет введения углеродных нанотрубок в момент перекристаллизации, нанотрубки распределяются по кристаллам пентаэритриттетранитрата равномерно.The technical result is achieved by modifying pentaerythritol tetranitrate with carbon nanotubes. Modification is carried out by introducing nanotubes in the form of a suspension into the reaction mixture at the time of recrystallization of pentaerythritol tetranitrate. Due to the introduction of carbon nanotubes at the time of recrystallization, the nanotubes are evenly distributed over the crystals of pentaerythritol tetranitrate.
В раствор пентаэритриттетранитрата в ацетоне, нагретый до температуры от 40 до 60°С, вводят водную суспензию углеродных нанотрубок. Общий объем вводимой водной суспензии составляет не менее двух объемов раствора пентаэритриттетранитрата в ацетоне.An aqueous suspension of carbon nanotubes is introduced into a solution of pentaerythritoltetranitrate in acetone, heated to a temperature of 40 to 60°C. The total volume of the injected aqueous suspension is at least two volumes of a solution of pentaerythritol tetranitrate in acetone.
Согласно заявляемому изобретению концентрация углеродных нанотрубок может составлять от 0,005% до 0,1% от массы пентаэритриттетранитрата.According to the claimed invention, the concentration of carbon nanotubes can be from 0.005% to 0.1% by weight of pentaerythritol tetranitrate.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Примером достижения заявляемой цели являются проведенные в лабораторных условиях перекристаллизации с различным содержанием УНТ. Перекристаллизации проводили следующим образом. Предварительно пентаэритриттетранитрат был растворен в ацетоне при нагреве до 50°С. Высадка пентаэритриттетранитрата из раствора проводилась с помощью воды с добавлением суспензии УНТ. Количество введенного УНТ рассчитывалось по массе растворенного пентаэритриттетранитрата. Соотношение объема добавляемой воды к объему реакционной смеси составляло не менее 2:1. Всего было проведено четыре перекристаллизаций в ходе которых был получен пентаэритриттетранитрат с содержанием УНТ 0,005%; 0,01%; 0,05% и 0,1%.An example of achieving the stated goal is carried out in the laboratory recrystallization with different content of CNTs. Recrystallization was carried out as follows. Previously, pentaerythritoltetranitrate was dissolved in acetone when heated to 50°C. Sedimentation of pentaerythritol tetranitrate from the solution was carried out using water with the addition of a CNT suspension. The amount of introduced CNT was calculated from the mass of dissolved pentaerythritoltetranitrate. The ratio of the volume of added water to the volume of the reaction mixture was at least 2:1. In total, four recrystallizations were carried out during which pentaerythritol tetranitrate was obtained with a CNT content of 0.005%; 0.01%; 0.05% and 0.1%.
Полученные во время перекристаллизации одиночные кристаллы имели округлую форму, размеры кристалла - от 200 до 600 мкм, гравиметрическая плотность - 0,9 г/см3. Цвет кристалла - серый, в отличие от немодифицированного пентаэритриттетранитрата, у которого цвет белый. При осмотре в микроскоп было установлено, что нанотрубки равномерно распределены внутри кристаллов пентаэритриттетранитрата. Удельное объемное электрическое сопротивление полученного пентаэритриттетранитрата составило от 1,0 Ом⋅м до 5,0⋅104 Ом⋅м.Single crystals obtained during recrystallization had a rounded shape, crystal size - from 200 to 600 microns, gravimetric density - 0.9 g/cm 3 . The color of the crystal is gray, in contrast to unmodified pentaerythritoltetranitrate, which is white. When examined under a microscope, it was found that the nanotubes are evenly distributed inside the crystals of pentaerythritoltetranitrate. The specific volume electrical resistance of the obtained pentaerythritol tetranitrate was from 1.0 Ohm⋅m to 5.0⋅10 4 Ohm⋅m.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777333C1 true RU2777333C1 (en) | 2022-08-02 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2071590C1 (en) * | 1988-10-17 | 1997-01-10 | Нитро Нобель АБ | Nonprimary blast detonator |
| US20040040637A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-03-04 | Sylvain Desilets | Flash-ignitable energetic material |
| US7896990B1 (en) * | 2004-02-20 | 2011-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Burn rate nanotube modifiers |
| US8272325B2 (en) * | 2007-03-16 | 2012-09-25 | Orica Explosives Technology Pty., Ltd. | Detonator free laser initiated blasting system |
| US8277585B1 (en) * | 2011-01-04 | 2012-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electric primer |
| FR2961201B1 (en) * | 2010-06-11 | 2014-01-10 | Snpe Materiaux Energetiques | ALUMINIZED COMPOSITE SOLID PROPERGOLS WITH LOW SENSITIVITY TO CAPACITIVE DISCHARGES AND LOADING COMPRISING SUCH SOLID PROPERGOLS |
| US10766830B2 (en) * | 2017-03-30 | 2020-09-08 | Purdue Research Foundation | Compositions with solid fuel loaded on graphene foams |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2071590C1 (en) * | 1988-10-17 | 1997-01-10 | Нитро Нобель АБ | Nonprimary blast detonator |
| US20040040637A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-03-04 | Sylvain Desilets | Flash-ignitable energetic material |
| US20070039671A1 (en) * | 2002-07-11 | 2007-02-22 | Sylvain Desilets | Flash-ignitable energetic material |
| US7896990B1 (en) * | 2004-02-20 | 2011-03-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Burn rate nanotube modifiers |
| US8272325B2 (en) * | 2007-03-16 | 2012-09-25 | Orica Explosives Technology Pty., Ltd. | Detonator free laser initiated blasting system |
| FR2961201B1 (en) * | 2010-06-11 | 2014-01-10 | Snpe Materiaux Energetiques | ALUMINIZED COMPOSITE SOLID PROPERGOLS WITH LOW SENSITIVITY TO CAPACITIVE DISCHARGES AND LOADING COMPRISING SUCH SOLID PROPERGOLS |
| US8277585B1 (en) * | 2011-01-04 | 2012-10-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electric primer |
| US8551268B1 (en) * | 2011-01-04 | 2013-10-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electric primer |
| US10766830B2 (en) * | 2017-03-30 | 2020-09-08 | Purdue Research Foundation | Compositions with solid fuel loaded on graphene foams |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018276886B2 (en) | Explosives composition | |
| RU2777333C1 (en) | Pentaerythritol tetranitrate modified with carbon nanotubes and method for its preparation | |
| BRPI0923436B1 (en) | 11-BROMO UNDECANOIC ACID AMMONOLYSIS PROCESS | |
| CN111875456B (en) | Preparation method of MTNP/TNAZ eutectic mixture | |
| US4644076A (en) | Continuous process for the synthesis of hexamethyldisilazane | |
| CN1363515A (en) | Process for preparing natural magnesium aluminium silicate gel | |
| CN111100081A (en) | Continuous preparation method of prothioconazole | |
| RU2756556C1 (en) | Lead trinitroresorcinate modified with carbon nanotubes and method for production thereof | |
| BR112012031355B1 (en) | process for producing acrylonitrile-butadiene-styrene powder, process for producing acrylonitrile-butadiene-styrene product and acrylonitrile-butadiene-styrene powder | |
| CN108752515A (en) | A kind of high-strength polyvinyl chloride resin and preparation method thereof | |
| JP2009062478A (en) | Continuous production method of organic-inorganic composite hydrogel | |
| US1890874A (en) | Manufacture of hydrogen iodide | |
| RU2296785C1 (en) | Method of production of the modified brimstone used at production of the brimstone-asphalt | |
| CN101696017B (en) | Preparation method of magnesium hexaborate | |
| RU2424185C2 (en) | Carbon-containing nanoparticle and method of its production | |
| JP7009275B2 (en) | Method for producing amino group-modified nanodiamond | |
| US1583421A (en) | Producing calcium hypochlorite compounds | |
| US4084994A (en) | Aqueous hydrocarbon oil-soluble lignosulphonate explosive composition | |
| CN113582147A (en) | Preparation method of superfine spherical nickel hydrazine nitrate | |
| RU2437865C2 (en) | Ball powder obtaining method | |
| US2364414A (en) | Sulphur compounds | |
| RU2473566C2 (en) | Method of producing filled cellulose nitrates | |
| US2679451A (en) | Black granular lead peroxide and process therefor | |
| RU2749959C1 (en) | Method for obtaining gold in the form of powder | |
| Dremin et al. | On the shock polymerization process |