СФЕРИЧЕСКИЙ МАЛОГИГРОСКОПИЧНЫЙ ПОРОХ
SPHERICAL LOW HYGROSCOPIC POWDER

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия.
Известны пороха для стрелкового оружия, содержащие в своем составе различные компоненты: пироксилин, дифениламин, нитроэфиры, централиты, остаточные растворители, ВВ, поливинилнитрат, модификаторы горения и др. [1-3]. При этом в отличие от боеприпасов нарезного оружия охотничьи и спортивные патроны (с бумажными гильзами и закаткой «звездочка») для гладкоствольных ружей хранятся в негерметичной картонной упаковке, поэтому при различных температурах и относительной влажности воздуха пороха в зависимости от содержания гидрофобного агента в разной степени будут поглощать или отдавать влагу в окружающую среду, что приводит к изменению баллистических характеристик метательных зарядов (МЗ). Особенно это касается нефлегматизированных порохов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является сферический порох [4], включающий нитроглицерин, дифениламин, централит, этилацетат, графит, влагу и нитраты целлюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитроглицерин
5-10
дифениламин
0,4-1,3
централит
0,1-0,3
этилацетат
0,1-0,9
влага
0,2-0,8
графит
0,1-0,2
нитраты целлюлозы
остальное
Предлагаемый порох обеспечивает баллистические характеристики метательного заряда в охотничьих и спортивных патронах 12 клб. Однако в диапазоне относительной влажности воздуха 40-90% скорость полета дробового снаряда может изменяться в пределах 6-9 м/с при сохранении давления пороховых газов в пределах нормативной документации. Степень изменения баллистических характеристик МЗ определяется величиной исходной влажности пороха, условиями хранения, содержанием гидрофобных компонентов и свойствами исходного сырья. В последние годы в связи с удорожанием основного стратегического компонента порохов - пироксилина перешли на производство продукции гражданского назначения из вторичного сырья, т.е. устаревших порохов типа зерненых пироксилиновых, баллиститных порохов. Содержание азота в нитратах целлюлозы таких порохов составляет 196-208 мл NO/г (у пироксилина 1 Пл, применяемого для изготовления сферических порохов не менее 212 мл NO/г), что еще больше повышает гидрофильность пороха.
Технический результат достигается тем, что гранулы сферического пороха, содержащего нитраты целлюлозы, нитроглицерин, дифениламин, централит, этилацетат, влагу и графит, обрабатывают аэросилом, модифицированным диметилдихлорсиланом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нитроглицерин
0-20,
дифениламин
0,4-1,0
централит
0,1-0,3
этилацетат
до 2,0
влага
0,5-1,2
графит
0,1-0,2
аэросил, модифицированный диметилдихлорсиланом
0,1-0,2
нитраты целлюлозы
остальное
Выбор аэросила в качестве гидрофобного компонента обусловлен возможностью образования на поверхности гранул полимерной пленки за счет протекания реакции взаимодействия аэросила с сорбированной водой и одновременной блокировкой пор на поверхности гранул в процессе графитовки в результате высокой степени дисперсности порошка. Таким образом будут создаваться условия для увеличения адгезионных свойств покрытия. Уменьшение содержания аэросила менее 0,1 мас.% не дает эффекта снижения гигроскопичности, увеличение содержания более 0,2 мас.% нецелесообразно, так как избыток компонента приводит к наслоению с неупорядоченной ориентацией на первичный слой последующих слоев, слабо связанных с поверхностью, в результате чего гидрофобность будет также снижаться вследствие поглощения атмосферной влаги.
Нитроглицерин применяется как энергетический пластификатор, содержание которого в порохе может колебаться до 20 мас.%. Более высокое содержание обеспечивает необходимую гигроскопичность и без дополнительного ввода гидрофобных добавок. Однако при этом значительно возрастает дымность выстрела и ухудшается полнота сгорания.
Этилацетат и вода являются технологическими компонентами, остающимися в порохе после его изготовления. Их содержание определяется условиями формирования и составом пороха. В порохе с высоким содержанием нитроэфира остаточное количество этилацетата минимально, а в одноосновных порохах - максимально. Массовая доля влаги зависит от условий сушки, но не должна превышать 1,2%, чтобы не снижать в заметной степени энергетических характеристик. Уменьшение влаги менее 0,5 мас.% будет приводить к более значительным изменениям баллистических характеристик при колебаниях относительной влажности воздуха.
Графит используется как антистатическая добавка для снижения электризуемости и улучшения сыпучести пороха. Увеличение его более 2,0 мас.% приводит к появлению свободного графита, а уменьшение менее 0,1 мас.% не дает необходимого эффекта.
В таблице приведены примеры состава пороха-прототипа, сферического пороха в пределах граничных условий и за их пределами.
Пример 1. 1 кг пороха с влажностью 3-5% загружают в полировальный барабан и вводят 1 г (0,1 мас.%) аэросила. После обработки пороха аэросилом в течение 10 минут вводят 2 г (0,2 мас.%) графита и продолжают обработку в течение 40-50 минут. Процесс длится в течение 50-70 минут. В дальнейшем порох сушится до влаги 0,5-1,2 мас.% и упаковывается.
Пример 2. 1 кг пороха с влажностью 3-5% загружают в полировальный барабан, вводят 1 г (0,1 мас.%) аэросила, 2 г (0,2 мас.%) графита одновременно. Процесс обработки длится в течение 50-70 минут. В дальнейшем порох сушится до влаги 0,5-1,2 мас.% и упаковывается.
Остальные образцы изготовляются аналогично в соответствии с заявляемыми режимами.
Из данных таблицы видно, что пороха, изготовленные с обработкой аэросилом, имеют меньшую гигроскопичность (на 5,2-31,8%), меньшие колебания влаги в порохе и более стабильные баллистические характеристики при изменении относительной влажности воздуха. Изменение скорости дробового снаряда при изменении относительной влажности воздуха от 60 до 90% составляет 2 м/с (примеры 1-3) вместо 7 м/с у прототипа.
Уменьшение содержания аэросила менее 0,1 мас.% (пример 5) не дает эффекта стабилизации баллистических характеристик, увеличение его содержания более 0,2 мас.% (пример 4) не улучшает гигроскопичность.
Таким образом, порох, обработанный аэросилом, имеет меньшую гигроскопичность и большую стабильность баллистических характеристик.
Составы сферических порохов
Наименование показателя
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Прототип
Массовая доля
компонентов, %:
Пироксилин
95,5
87,45
78,6
94,9
73,75
87,9
Нитроглицерин
-
10
20
-
25
10
Дифениламин
1,0
0,6
0,4
0,6
0,5
1,0
Этилацетат
2,0
0,8
0,2
2,5
0,2
0,6
Влага
1,2
0,8
0,5
1,3
0,3
0,3
Графит
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
Аэросил (по вводу)
0,1
0,15
0,2
0,5
0,05
~
Равновесное
влагосодержание
1,28
1,10
0,92
1,2
1,25
1,35
при φ=90%, %
Равновесное
влагосодержание при φ=40% (после сушки), %
1,26
1,08
0,91
0,15
1,10
0,85
Баллистические
характеристики в
охотничьем патроне
12 клб (масса дроби
35 г) после мешки
при φ=60%:
- масса МЗ, г
1,95
1,90
1,75
2,1
1,73
1,85
- скорость дробового
снаряда, м/с
327
331
332
320
335
327
- давление
пороховых газов, МПа
61,8
62,0
62,1
59,7
62,7
62,0
Баллистические
характеристики в
охотничьем патроне
12 клб (масса дроби
35 г) после
выдержки при
φ=90%:
- масса МЗ, г
1,95
1,90
1,75
2,1
1,73
1,85
- скорость дробового
снаряда, м/с
325
329
330
315
329
320
- давление
пороховых газов, МПа
61,7
62,0
62,0
59,0
62,5
62,1
Требования ТУ 7506804-150-93: Масса заряда 2,0 г, не более; скорость полета дробового снаряда 325 м/с, не менее; среднее давление пороховых газов 64 МПа, не более
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент Англии №42577 от 14.04.76, кл. С1D (С06В 25/34), РЖХим, 1977. 3Н433П.
2. Патент США №370133 от 13.04.76, кл. 149-92 (С06В 23/34, С06В 25/18), РЖХим, 1977, 1Н363П.
3. Патент Франции, заявка №2210589 от 14.12.72, кл. С06В 19/00, 5/00, РЖХим, 1975, 16Н432П.
7
4. Патент России №2268869 от 27.01.2006, МПК С06В 25/24.