СПОСОБ ФЛЕГМАТИЗАЦИИ ДВУХОСНОВНОГО СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА
METHOD TO DESENSITISE DOUBLE-BASE BALL POWDER

Изобретение относится к области производства порохов, в частности флегматизации сферических двухосновных порохов (СФП) с повышенным содержанием пластификатора.
Известны способы флегматизации СФП по водно-эмульсионной технологии, согласно которым обработку суспензии пороха водной эмульсией флегматизатора осуществляют в диапазоне температур 76-98°С и времени выдержки 25-120 минут в зависимости от типа пороха [1-3]. В качестве флегматизатора используют как индивидуальные компоненты (например, централит 1, дибутилфталат, дифениламин, динитротолуол с температурой плавления не более 90°С), так и их смеси. Недостатком известных способов является нестабильность баллистических характеристик метательного заряда из флегматизированного пороха с высоким содержанием нитроглицерина.
Наиболее близким, принятым за прототип предлагаемого изобретения [4], является способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой в течение 10-20 минут в присутствии 0,20-0,25 мас.% мездрового клея по отношению к 1 мас.ч. пороха и 2,0-6,0 мас.% централита 1 по отношению к 1 мас.ч. пороха или смеси 2,0-6,0 мас.% централита 1 и 1,3-2,5 мас.% динитротолуола по отношению к 1 мас.ч. пороха, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством при соотношении 2,29-2,31 мас.ч. воды и 1 мас.ч. пороха, нагрев полученной флегматизирующей эмульсии перед введением ее в суспензию пороха до температуры 76-80°С, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией в течение 60-65 минут при температуре 76-80°С и соотношении 1 мас.ч. пороха: 3,0-3,5 мас.ч. воды.
Недостатком прототипа является нестабильность флегматизированной зоны в порохах с высоким содержанием нитроглицерина (более 18 мас.%) в процессе хранения или при испытаниях в условиях повышенных температур (40-50°С) и, как следствие, приводящая к изменению баллистических характеристик (скорости, давления) выше допустимых норм.
Задачей изобретения является обеспечение стабильности флегматизированной зоны за счет изменения вида и способа ввода флегматизатора.
Задача решается за счет того, что способ флегматизации сферического двухосновного пороха, включающий приготовление 1,5-3,5%-ной водной флегматизирующей эмульсии перемешиванием с водой флегматизатора в присутствии мездрового клея по отношению к общему количеству воды, приготовление суспензии пороха в реакторе с перемешивающим устройством, введение полученной флегматизирующей эмульсии в суспензию пороха, обработку суспензии пороха флегматизирующей эмульсией, при этом первоначально 4,0-7,0 мас.% α,ω-диметакрил-(бис-триэтиленгликоль) фталата (МГФ-9) по отношению к 1 мас.ч. пороха в виде флегматизирующей эмульсии вводят при температуре 78-80°С и перемешивают с 1 мас.ч. пороха 55-60 минут при температуре 78-80°С, затем при той же температуре вводят вторую эмульсию, содержащую 3,0-6,0 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила (ПБ) по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9, перемешивают с 1 мас.ч. пороха 60-65 минут при температуре 78-80°С.
Практическая осуществимость предлагаемого изобретения и достигаемый технический результат подтверждается примерами конкретного получения флегматизированного пороха с высоким содержанием нитроглицерина.
Процесс осуществляется следующим образом.
В реактор заливают воду, загружают СФП и нагревают при перемешивании до температуры 78-80°С, затем в реактор вводят при той же температуре флегматизирующую эмульсию, содержащую 4-7 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха и 0,2-0,3 мас.% ПАВ (например, мездрового клея) по отношению к воде. Пороховую суспензию перемешивают 55-60 минут при температуре 78-80°С, затем вводят флегматизирующую эмульсию, содержащую 3-6 мас.% МГФ-9 по отношению к 1 мас.ч. пороха, 0,5-0,6 мас.% пероксида бензоила по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9 и 0,2-0,3 мас.% ПАВ по отношению к воде, и суспензию обрабатывают при указанной температуре в течение 60-65 минут.
Технологические параметры эмульсионной флегматизации СФП, результаты физико-химических испытаний образцов порохов представлены в таблице.
Выбор МГФ-9, имеющего структурную формулу
в качестве флегматизатора порохов с высоким содержанием нитроглицерина обусловлен наличием активных центров по =С=С= и =С=O акрилатной группе (тетрафункциональность). Согласно данным [5] =С=С= связи наиболее реакционноспособны к образованию внутримолекулярных полимерных цепочек, а=С=O - к образованию водородных связей с молекулами нитратов целлюлозы. Такие процессы будут приводить к образованию сетчатых структур. Таким образом, проникая на определенную глубину, флегматизатор фиксируется там химическими связями, обеспечивая стабильность флегматизированной зоны.
Процесс полимеризации ускоряется в присутствии инициаторов радикального типа, например, пероксида бензоила. Исследования показали, что оптимальный ввод этого соединения составляет 0,5-0,6 мас.% по отношению к 1 мас.ч. МГФ-9. Ввод 0,5-0,6 мас.% ПБ в МГФ-9 на один-два порядка ускоряет полимеризацию олигомера при температуре 80°С. Поэтому первый ввод эмульсии без инициатора полимеризации позволяет осуществить проникание МГФ-9 на требуемую глубину. Дальнейшее увеличение содержания ПБ (до 1,0 мас.%) не приводит к ускорению процесса, т.е. наблюдается экстремальная зависимость степени полимеризации МГФ-9 от содержания инициатора.
В примерах 4-5 флегматизация пороха осуществлялась по параметрам, находящимся за пределами граничных условий. В случае снижения температуры менее 78°С (пример 4) не обеспечивается достаточная глубина флегматизированного слоя в гранулах СФП для создания необходимой прогрессивности горения или требуется значительно увеличивать время флегматизации. При 90°С полимеризации в процессе флегматизации не наблюдается, она частично начинает протекать при сушке или термостатировании порохов при более низкой температуре, чем и объясняются незначительные изменения глубины флегматизированной зоны (пример 5). Наименее стабильна зона флегматизации, содержащая мономерное соединение - централит 1 (прототип), для которой изменения в процессе термостатирования составляют 37-53%.
Таким образом, предложенный способ флегматизации позволяет обеспечить стабильность флегматизированной зоны.
Таблица
Технологические режимы флегматизации сферического пороха
Наименование показателя
Показатель
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Температура флегматизирующей эмульсии и суспензии пороха, °С
78
80
80
70
90
80
Кратность дозировки эмульсии
2
2
2
2
2
1
Ввод централита 1, мас.% к 1 мас.ч. пороха
-
-
-
-
-
6,0
Первый ввод МГФ-9, мас.% к 1 мас.ч. пороха
4,0
6,0
7,0
4,0
8,0
-
Второй ввод МГФ-9, мас.% к 1 мас.ч. пороха
3,0
5,0
6,0
3,0
4,0
-
Ввод пероксида бензоила, мас.% к МГФ-9
0,5
0,55
0,6
0,2
1,0
Перемешивание пороха с эмульсией МГФ-9, мин
55
60
60
70
50
Перемешивание пороха с эмульсией МГФ-9 + пероксид бензоила, мин
60
60
65
120
50
-
Перемешивание пороха с эмульсией централита 1, мин
-
-
60
Глубина флегматизированного слоя, мкм
123-125
142-149
160-162
110-112
170-173
36-38
Глубина флегматизированного слоя после 7-часового термостатирования, Н, мкм:
30°С
-
-
-
-
45-46
40°С
-
-
-
-
51-52
50°С
123-125
142-149
160-162
115-117
175-176
57-58
ΔН, %:
40°С
-
-
-
37
50°С
0
0
0
4,3
1,7
53
Примечание. 1. Содержание нитроглицерина в нефлегматизированном порохе во всех образцах индентично и составляет 25,5% мас.
2. Изучение глубины проникания флегматизатора осуществляли для пороха фракции 1,0-1,6 мм со средним диаметром частиц 1,52 мм.
Источники информации
1. Сферические пороха / Ю.М.Михайлов, Н.М.Ляпин, В.Ф.Сопин и др. // Черноголовка: ИПХФ РАН, 2003. - 204 с.
2. Патент РФ №2244699, МПК С06В 21/00, 25/18, 25/28. «Способ флегматизации пороха».
3. Патент РФ №1808190, МПК С06В 21/00. «Способ получения сферического пироксилинового пороха для 5,6 мм спортивно-винтовочного патрона».
4. Патент РФ №2367639, МПК С06В 21/00. «Способ флегматизации сферического двухосновного пороха».
5. Берлин А.А., Кефели Т.Я., Королев Г.В. Олигоэфиракрилаты. - М.: Наука, 1967. - 372 с.