Brevet FR2193799A1 — publié le 19740222

Les compositions fusantes traditionnelles pour carburants solides, après avoir été allumées, brûlent d'une manière uniforme et avec une vitesse linéaire définie, laquelle, selon la nature de la composition fusante, est variable mais toujours uniforme pour une composition determinée. La présente invention a pour objectif la création d'une composition fusante qui, après avoir été allumée , brûle non plus de manière uniforme et en continu, mais par impulsions, avec une répétition ou une succession constante de combustions i2csnpletes t de conbusticns complètes,la succession désirée ( répétion des impulsions) étant atteinte par la composition variable ou différentielle conforme à l'invention, des différentes composantes entrant dans la composition. Par " répétition des impulsions de X Hz'l , il est entendu, sur la base de la technique ondulatoire, le phénomène chimique suivant : la succession ou la répétition alternative de combustions incomplètes et de combustions complètes est de X Hz, si dans le laps de temps de 1 s il est superposé, à un phénomène de combustion incomplète, I phénomènes de combustion complète ( gamme des ms). Conformément à l'invention, la combustion par impulsions est atteinte par le fait qu'au sein d'un mélange de sels d'oxygène et de différentes matières plastiques se déroulent deux réactions indépendantes l'une de l'autre. La première réaction réside dans le fait qu'unie matière plastique ou synthétique , contenant déjà sous forme chimiquement liée une partie de l'oxygène nécessaire pour sa combustion, après avoir été alltméo,entre en combustion incomplète à une température réduite qui n'est pas suffisante pour mettre à feu les autres éléments de la composition. Par suite de la décomposition de cette matière plastique, le rapport entre les ses oxygénés contenus dans la composition et u autre matière plastique, servant de combustible, est modifié à un degré tel qutil est obtenu un mélange inflammable.La température d'inflmmation nécessaire est atteinte par le fait que par suite de la chaleur de réaction de la matière plastique en combustion incomplète, il se produit une accumulation de chaleur dans la composition, accumulation qui en fin de compte atteint une valeur telle qu'il y a mise en feu du mélange résiduel. La deuxième réaction réside dans le fait que le mélange résiduel rendu poreux sous l'action de la matière plastique en combustion incomplète, mélange résiduel à base d'une deuxième matière plastique ( combustible) brille très rapidement avec ded sels oxygell*st Après la combustion du mélange résiduel poreux, la situation primitive est rétablie et le phénomène décrit recommence.Etant donné que la combustion incomplète de la matière plastique contenant de ltoxygène n'est pas interrompue pendant la combustion du mélange résiduel, il n'y aura pas d'interruption du phénomène de combustion en discontinu En tant que composante de combustion incomplète, différents esters polyacryliques et méthacryliques se sont révélés appropriés, esters contenant1 en tant que composante alcoolique oxygénées par exemple du mononitrate de glycol, du mono nitrate de glycol, du mononitrate et du dinitrate de glycérine1 du mononitrate, du dinitrate et du trinitrate de pentaérythrolt et similaires. Comme combustibles peuvent être employées différentes matières plastiques, susceptibles d'8tre préparées à partir de polymères liquides à radical polymérisables1 tels que le styrolène, l'acétate de vinyle et d'une série d'esters acryliques et méthacryliques1 contenant en tant que composante d'estéification alcoolique des alcools aliphatiques, tels que l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool propylique , l'alcool butylique etc. Les sels oxygénés appropriés sont ceux qui sont solubles, partiellement ou totalement, dans les monomères sumentionnés, tels que par exemple le perchlorate de lithium, de calcium, de magnésium, de strontium et de baryum. La fabrication des compositions fusantes brûlant par impulsions Nouer carburants solides a lieu de manière telle que axe la composante monomère le mélange homogène/de combustion incomplète ( par exemple l'acrylate de dinitrate de glycérine) et du combustible monorlère (par exemple de l'acétate de vinyle) est , après addition d'un initiateur de polymérisation ( par exemple du nitrile d'acide azodiisobutyrique), polymérisé à la température d'environ 500 C pendant 48 heures avec le sel oxygéné ( par exemple du perchlorate de lithium). L'initiateur de polymérisation peut aussi être par exemple du perxoyde de benzoyle. Les exemples ci-dessous servent à illustrer l'invention. Exemple 1 20 - 60 % d'acrylate de dinîtrate de glycérine 20 - 40 % d'acétate de vinyle 20 - 40 % de perchlorate de lithium Ces composantes sont mélangées d'une manière intense à l'aide d'une agitation d'environ 1/2 heure dans un récipient fermé à la température ordinaire, et après addition de 0,5 % de peroxyde de benzoyle sont polymérisées dans des tubes de verre scellés d'zm diamètre de 8 - 20 mm , plongés dans un bain-Liarie, â la température de 500 C, pendant 48 heures. Les compositions variables figurant dans exemple de mélange conduisent à des répétitions ou successions d'impulsions variables, situées dans le présent cas entre 0,2 et 2 Hz. L'augmentation de la teneur en composante de combustion incomplète ( acrylate de dinitrate de glycérine) ou de la teneur en sel oxygéné accroît la répétition d'impulsions (fréquence de combustion) tandis que cette valeur est diminuée si l'on augmente la proportion de combustible (acétate de vinyle). Une autre variation de la fréquence de répétition des impulsions peut & re atteinte par l'emploi d'autres composantes1 comme le montrent les exemples suivants Exemple 2 20 - 30 % de méthacrylate de mononitrate d'éthylèneglycol 20 - 30 % de méthacrylate d'éthyle 40 - 60 % de perchlorate de baryum La fabrication des compositions fusantes a lieu comme dans le cas de l'exemple 1 par homogénéisation des composantes et par polymérisation, après addition de 0,5 - 2 % d'un initiateur radicalaire tel que le peroxyde de benzoyle, le peroxyde de cyclohexanone, le peroxyde de diacétyle, le butylbenzoate tertiaire ou similaires à la température de 50 - 600 C , pendant 48 heures. Comme dans l'exemple 1, la répétition des impulsions (fréquence de combustion) peut astre modifiée par modification des proportions du mélange; dans le présent cas, elle est située entre 10 et 100 Hz. E e nle 3 15 - 30 % de diacrylate de dinitrate de pentaérythrol 25 - 30 % de méthacrylate de thyle 40 - 60 % de perchlorate de strontium Après le mélange intense des composantes, la charge de polymérisation, après addition de 0,5 - 1 % de peroctate de butyle tertiaire, est durcieàla température de 50 - 550 C pendant 48 heures. Selon les proportions du mélange la répétition des impulsions peut Étre réglée entre 0,1 et 10 Hz. Exemple 4 20 - 30 % de diacrylate de dinitrate de méso-érythrol 20 - 30 % d'acrylate d'éthyle 40 - 60 % de perchlorate de strontium Avec une même préparation qu'à l'exemple 1 , la répétition des impulsions peut setre réglée, selon la proportion de mélange des composantes, entre 100 et 1 000 Hz. Exemple 5 15 - 30 % d'acrylate de mononitrate de diéthylèneglycol 25 - 30 % d'un mélange 50 : 50 d'acrylate de butyle et de styrolène 40 - 60 % de perchlorate de calcium Après la polymérisation, on obtient, selon la proportion de mélange, une répétition des impulsions ( fréquence de combustion) entre 1 et 10 Hz. Les cinq exemples susmentionnés permettent de couvrir une gamme de fréquences entre 0,1 et l 000 Hz. REVENDICATIONS 1.- Composition fusante pour carburants solides, dont la proportion de mélange des composantes est choisie de manière telle, qu'elle brûle avec une répétition d'impulsions constante, caractérisée par le fait quelle est composée : d'une composante de combustion incomplète a base d'esters acryliques et d'esters méthacryliques ou dlune variété de ces esters seulement, dont les composantes alcooliques sont des alcools ou des polyalcools contenant des groupements nitrate ou nitro; d'une composante de combustion à base de combinaisons organiques non saturées polymérisées; et d'une composante émettrice d'oxygène, à base de perchlorates inorganiques. 2.- Composition fusante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les composantes alcooliques de la composante de combustion incomplète sont constituées par du mononitrate d'éthylèneglycol ou par du mononitrate de diéthylèneglycol ou de triéthylèneglycol ou par du mononitrate ou du dinitrate de glycérine ou par du mononitrate, du dinitrate ou du trinitrate de méso-érythrol ou par de l'alcool nitroéthylique ou par des nitropropanediols ou du dinitropropanediol. 3.- Composition fusante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la composante de combustible est constituée par du styrolène ou de l'acétate de vinyle ou des esters acryliques ou méthacryliques et que les composantes alcooliques des esters sont des alcools ou des polyalcools aliphatiques, tels que l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool propylique ou des alcools isopropyliques ou butyliques ou isobutyliques ou des alcools butyliques tertiaires ou l'éthylène- glycol ou la glycérine. 4.- Composition fusante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la composante émettrice d'oxygène est constituée par du perchlorate de lithium ou de sodium ou de calcium ou d'ammonium ou de magnésium ou de strontiurr ou de baryum. 5.- Procédé de fabrication d'une composition fusante, brûlant avec une répétition d'impulsions constante, réglée à volonté entre 0,2 çet 2 Hz selon la proportion de mélange des composantes, caractérisée par le fait que 20 - 60 % dacrylate de dinitrate de glycérine. 20 - 40 % d'acétate de vinyle 20 - 40 % de perchlorate de lithium sont pendant environ une demi-heure dans un récipient fermé à la témpérature ordinaire mélangés intensément, et après addition de 0,5 % de peroxyde de benzoyle, polymérisés dans des tubes de verre scellés de 8 - 20 min de diamètre, dans un bain marie, pendant 48 heures 3 la température d'environ 500 C. 6.- Procédé de fabrication d'une composition fusante brûlant avec une répétition d'impulsions constante, réglée à volonté entre 10 et 100 Hz, selon la proportion de mélange des composantes, caractérisée par le fait que 20 - 30 % de méthacrylate de mononitrate d'éthylèneglycol 20 - 30 % de méthacrylate d'éthyle 40 - 60 % de perchlorate de baryum sont homogénéisés conformément à la revendication 5 et, après addition de 0,5 - 1 % d'un initiateur radicalaire tel que le peroxyde de benzoyle ou le butylbenzoate tertiaire, sont polymérisés pendant 48 heures à la température de 50-60 C;; 7.- Procédé de fabrication d'une composition fusante, brûlant avec une répétition d'impulsions constante, réglée à volonté entre 0,1 et 10 Hz selon la proportion de mélange des composantes, caractérisée par le fait que 15 - 30 % de diacrylate de dinitrate de pentaérythrol 25 - 30 % de méthacrylate de méthyle 40 - 60 % de perchlorate de strontium dont homogénéisés conformément à I"exemple 5 et par le fait qu'après addition de 0,5 - 1 % de peroctate de butyle tertiaire, la charge de polymérisation est durcie à la température de 50 - 55 OC pendant 48 heures. 8.- Procédé de fabrication d'une composition fusante, brulant avec une répétition d'impùlsions constante, réglée à volonté entre 100 et 1000 Hz selon la proportion de mélange des composantes, caractérisé par le fait que 20 - 30 % de diacrylate de dinitrate de méso-érythrol 20 - 30 % d'acrylate d'éthyle 40 - 60 % de perchlorate de strontium scnt homogénéisés et polymérisés conformément à la revendication 5. 9.- Procédé de fabrication d'une composition fusante, brûlant avec une répétition d'impulsions constante, réglée à volonté entre 1 et 10 Hz, selon la proportion de mélange des composantes, caractérisé par le fait que 15 - 30 % d'acrylate de mononitrate de diéthyleneglycol 25 - 30 % d'un mélange 50 : 50 d'acrylate de butyle et de styrolène 40 - 60 % de perchlorate de calcium sont homogénéisés et polymérisés conformément à la revendication 5.