СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ОКТОГЕНА
METHOD OF MODIFYING OCTOGENE

Изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к разработке способа покрытия компонентов, входящих в состав смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).
В настоящее время в высокоэнергетических составах в качестве окислителя используется октоген. Использование нитраминов в большом количестве в топливах на основе активного связующего небезопасно. Нами разработан способ снижения чувствительности октогена к механическим воздействиям. Известно, что СРТТ с высоким содержанием октогена имеют пониженную прочность, обусловленную отсутствием адгезии октогена к связующему. В последние годы в ряде опубликованных работ отмечается, что для формирования адгезии октогена к связующему, содержащему нитроэфиры, необходимо поверхность октогена модифицировать. Модифицирующее вещество должно препятствовать явлениям адсорбции жидких компонентов (нитроэфиров) на поверхности октогена. В то же время было показано, что таким модификатором могут быть выпускаемые промышленностью каучуки. При этом существенное значение имеет количество модификатора, нанесенного на поверхность октогена [«Исследование смачиваемости жидкостями порошка октогена с модифицирующей поверхностью» авторов Е.А.Кукариной, A.M.Громова, И.С.Кононова, напечатана в сборнике «Современные проблемы технической химии». Материалы докладов Международной научно-технической и методической конференции, 2006, Казань].
3
С целью улучшения прочностных характеристик СРТТ разработан способ модификации поверхности частиц октогена соединением, имеющим хорошую совместимость с компонентами СРТТ. Этим соединением является непредельный каучук уретановый СУРЭЛ-9 на основе сложного полиэфира с двойными связями в основной цепи (0,9-1,6)%, молекулярной массой 10000…30000, ρ=1,2 г/см, характеристической вязкостью 0,3…0,4 дл/г по ТУ 38.303-04.1-09-95. Он также является основным компонентом топлива - его связующим.
Известны патенты RU №2247102, МПК C06B 25/34, C06B 45/22, США №4389263, МКИ C06B 45/22, НКИ 149/11 от 21.06.83 г., недостатком которых является низкая адгезионная прочность на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие».
Известен патент RU №2358957, МПК C06B 25/34, C06B 23/00, C06B 45/22 от 20.06.09 г. на способ модификации октогена поливинилбутиралем, недостатком которого является энергоемкость процесса, заключающаяся в нагреве реакционной массы, затем охлаждении ее и сушке готового продукта в течение суток. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9, который позволяет улучшить взрывчатые, технологические характеристики топлива на его основе и снизить чувствительность к электрической искре.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что каучук уретановый СУРЭЛ-9 растворяют в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 минут до получения однородного раствора, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 15…20 минут, при весовом соотношении октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7), перемешивают в течение 50…60 минут, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса.
Сущность предлагаемого способа модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9 состоит в том, что каучук высаживают на поверхность октогена при проведении процесса модификации при температуре 20±5°С количество используемого растворителя резко сокращается (в два раза) по сравнению с прототипом. Все это создает условия для увеличения производительности аппарата, уменьшает временные и энергетические затраты.
Температурный предел высаживания каучука СУРЭЛ-9 на октоген составляет 20±5°С. Увеличение температуры нежелательно, поскольку способствует быстрой отгонке ацетона, что может привести к образованию сгустков каучука на поверхности октогена (опыт 5), а снижение температуры приводит к замедлению процесса высаживания (опыт 1).
Соотношение каучука СУРЭЛ-9 к растворителю составляет (0,5…0,7):(12…14), что позволяет получить суспензию, которая необходима для проведения процесса модификации октогена (опыт 2).
Перемешивание каучука СУРЭЛ-9 в ацетоне в течение 20…30 минут необходимо для получения однородного раствора каучука. Увеличение времени перемешивания более 30 минут нежелательно, поскольку увеличивается длительность производственного цикла (опыт 3). Уменьшение времени приводит к неполному растворению каучука СУРЭЛ-9, что может привести к комкованию октогена (опыт 1).
Дозировка октогена в три приема в течение 15…20 минут необходима для равномерного распределения раствора каучука СУРЭЛ-9 по поверхности октогена. Дозировка менее 15 минут нежелательна, поскольку октоген не успевает распределиться в растворе (опыт 4), а увеличение времени способствует увеличению длительности производственного цикла (опыт 5).
Время перемешивания суспензии октогена в растворе каучука СУРЭЛ-9 составляет 50…60 минут. Увеличение времени перемешивания более 60 минут экономически нецелесообразно (опыт 5), а уменьшение времени выдержки может привести к неполному высаживанию каучука на октоген (опыт 1).
Показано, что соотношение октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7) соответствует уровню характеристик, которые необходимы для разработки новых составов.
Октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, позволяет решить задачу по равномерному распределению его в составе топлива, что необходимо для получения стабильных характеристик топлива с улучшенными свойствами.
Пример выполнения заявленного изобретения
В реакторе, снабженном механической мешалкой, термометром, воронкой для дозирования, растворяют каучук уретановый СУРЭЛ-9 в ацетоне при весовом соотношении (0,5…0,7):(12…14), перемешивают при температуре 20±5°С в течение 20…30 минут до получения однородного раствора, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 15…20 минут, при весовом соотношении октогена к каучуку СУРЭЛ-9 100:(0,5…0,7), перемешивают в течение 50…60 минут, отгоняют ацетон и сушат до постоянного веса.
Полученный октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, представляет собой порошок, который хорошо рассыпается, не слипается, не комкуется.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1, в которой представлены параметры процесса высаживания каучука СУРЭЛ-9 на октоген, выполненные в пределах предложенного изобретения.
В результате проведенных экспериментов в пределах предлагаемого изобретения следует, что покрытие получается равномерное, модифицированный октоген имеет хорошие технологические характеристики.
Октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, исследован на взрывчатые характеристики, чувствительность к электрической искре и механическим воздействиям, которые представлены в таблице 2.
0
Из таблицы 2 следует, что октоген, модифицированный каучуком СУРЭЛ-9, стал менее чувствителен к удару (было при нагрузке Р=10 кг, 50 мм, а стало при Р=2 кг, 400 мм) и менее чувствителен к трению (было Р=110 МПа, а стало 200 МПа).
Предложенный способ модификации октогена каучуком СУРЭЛ-9 может быть использован для приготовления топливных композиций СРТТ, изготовление которых осуществляется по существующей технологии. Топлива, изготовленные с использованием октогена, модифицированного каучуком СУРЭЛ-9, имеют меньшую чувствительность к механическим воздействиям. Улучшение взрывчатых характеристик достигается за счет равномерного распределения каучука СУРЭЛ-9 по поверхности частиц октогена.
Данный способ получения модифицированного октогена каучуком СУРЭЛ-9 проверен на опытно-промышленной установке ФГУП «НИИПМ» с положительным результатом.
Таблица 2
Наименование соединений
Чувствительность к удару
Чувствительность к трению
Чувствительность к ударному сдвигу
Чувствительность к электрической искре, мДж (в насыпном слое)
по ОСТВ 84-892-74
по ОСТВ 84-894-74 при скорости трения 520 об/мин
по ОСТВ 84-895-74
по МТ 840-83
Н<sub>о</sub>, мм при
нижний предел, Р<sub>0</sub>, МПа
нижний предел, P<sub>0</sub>, МПа
Р=10 кг
Р=2 кг
Октоген м. В по ОСТ В 84-2515
50
-
110
250
17
Октоген м. В модифицированный каучуком СУРЭЛ-9
-
400
200
230
>100