СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ОКТОГЕНА
METHOD FOR OCTOGEN MODIFICATION

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу получения компонентов смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) с высокими энергетическими характеристиками.
Известно, что регулирование скорости горения октогенсодержащих топлив достигается путем использования различных модификаторов горения. Их эффективность определяется способом приготовления либо способом их ввода в топливную массу.
Известен патент ФРГ №2754855, МКИ С06D 5/00, заявленный 04.09.1980 на способ улучшения баллистических характеристик СТРТ путем модификации октогена соединениями металлов, за счет их химического или физического осаждения на полимерную основу топлива. Недостатком данного способа является неполное осаждение модификатора горения, в виде металлов, на поверхности октогена.
Из источника «Физика горения и взрыва» 2004 г., т.40, №5, стр.89 известно, что для регулирования скорости горения нитраминных ракетных топлив наносят на кристаллы октогена покрытие в виде оксидов металлов, полученных при термораспаде солей тяжелых металлов и органической кислоты. Из источников «Физика горения и взрыва» 1999 г., т.35, №3, стр.52-56 и 2000 г., т.36, №5, стр.74-77 известны способы нанесения покрытия на кристаллы октогена в виде солей купферронатов металлов или солей пропионитрилнитрамина.
Из источника «Физика горения и взрыва» 2004 г., т.40, №5, стр.86-90 статья «Влияние формиатов и оксалатов металлов на скорость распада октогена» известно, что на кристаллы октогена наносят покрытие в виде солей формиата и оксалата свинца и меди в ацетоновом растворе. Данный источник выбран авторами за прототип.
Недостатком данных способов является использование больших количеств огнеопасного, легколетучего органического растворителя - ацетона и необходимость его рекуперации, что делает процесс пожароопасным и малотехнологичным.
Известен баллистический модификатор -
транс-1,4,5,8-тетранитрозо-1,4,5,8-тетраазадекалин (нитрозосоединение), используемый в артиллерийских баллиститных порохах, СТРТ, для снижения скорости горения и ее зависимости от давления. В сухом виде (влага менее 0,1%) данный компонент является чувствительным к статическому электричеству (12 мДж).
Задачей настоящего изобретения является разработка способа модификации октогена нитрозосоединением в водном растворе полиакриламида (ПАА) для регулирования скорости горения СТРТ и порохов.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что нитрозосоединение помещают в воду, перемешивают в течение 5-10 минут при 20±5°С до получения суспензии, присыпают октоген, при соотношении нитрозосоединения и октогена к воде 1:100, перемешивают в течение 5-10 минут, затем приливают при перемешивании 1-2%-ный водный раствор полиакриламида при весовом соотношении октогена:нитрозосоединения:полиакриламида, равном 100:1…5:0,01…0,1, и выдерживают в течение 60±10 минут при температуре 20±5°С.
Приведенные условия позволяют исключить использование органического растворителя, заменив его на воду, тем самым снизить пожароопасность процесса и устранить технологическую операцию по отгонке растворителя.
Предложенный способ позволяет получать октоген модифицированный нитрозосоединением, который путем применения полиакриламида образует водородные связи между амидными группами полиакриламида и атомами кислорода нитроаминных групп октогена и нитрозосоединения.
Температурный предел высаживания нитрозосоединения на октоген составляет 20±5°С. Повышение температуры нежелательно, поскольку способствует перерасходу энергии и удорожанию процесса, а снижение температуры приводит к замедлению процесса высаживания.
Весовое соотношение общего количества нитрозосоединения и октогена к воде составляет 1:100, которое принято из соображения безопасности процесса. Соотношение больше 100 нежелательно ввиду снижения производительности аппарата.
Перемешивание водной пасты нитрозосоединения в течение 5-10 минут необходимо для получения суспензии. Добавление октогена проводят присыпанием в суспензию нитрозосоединения с перемешиванием в течение 5-10 минут. Время перемешивания менее 5 минут нежелательно, так как октоген не успевает распределиться в суспензии нитрозосоединения. Увеличение времени перемешивания свыше 10 минут нецелесообразно, поскольку увеличивает длительность производственного цикла.
Соотношение 0,01-0,1%-ного водного раствора ПАА вполне достаточно для полного высаживания нитрозосоединения на октоген, меньшее количество ПАА нежелательно, поскольку приводит к неполному высаживанию нитрозосоединения. Если взять большее количество октогена, то наблюдается неполное покрытие октогена.
Данное соотношение является вполне достаточным для получения модифицированного октогена - нового продукта для использования в составах топлив и порохов. Модифицированный октоген позволяет использовать нитрозосоединение, равномерно распределенное в топливной массе, что дает возможность получать более стабильные, воспроизводимые, нового качества характеристики топлива.
Время выдержки суспензии после смешения всех реагентов составляет 60±10 минут. Увеличение времени выдержки более 60 минут экономически нецелесообразно, а уменьшение времени может привести к неполной модификации октогена нитрозосоединением.
Использование полиакриламида позволяет полностью высадить нитрозосоединение, равномерно распределить его на октоген, очистить технологические воды от органических соединений и создать безотходную технологию получения модифицированного октогена.
Пример выполнения заявленного изобретения.
В реактор, снабженный механической мешалкой, термометром, воронкой для присыпания, наливают воду и помещают нитрозосоединение. Количество воды берут исходя из суммарного соотношения нитрозосоединения и октогена к воде 1:100, перемешивают в течение 5-10 минут при 20±5°С до получения однородной суспензии. Далее присыпают через воронку октоген, перемешивают в течение 5-10 минут и приливают в течение 5-10 минут приготовленный ранее раствор полиакриламида в воде в количестве 0,01-0,1%-ный в расчете на сухой продукт по отношению к октогену и нитрозосоединению. По окончании приливания раствора ПАА реакционную массу перемешивают в течение 60±10 минут при Т=20±5°С и осадок отфильтровывают, промывают (2×10) вес.ч. воды. Далее сырой продукт переносят на противень и сушат до постоянного веса.
Анализ технологических вод показал отсутствие нитрозосоединения, что было доказано путем упаривания технологической воды.
Модифицированный октоген нитрозосоединением с добавлением ПАА представляет собой белый, хорошо сыплющийся порошок. Если сухое вещество нитрозосоединения воспламеняется от электрической искры, то модифицированный октоген не чувствителен к электрической искре, энергия зажигания выше 100 мДж.
Положительный эффект изобретения состоит в создании технологичного способа нанесения покрытия на октоген нитрозосоединения с помощью ПАА. Использование в качестве реакционной среды воды, вместо огнеопасного органического растворителя - ацетона, позволило снизить пожароопасность процесса. Полученный продукт используется для получения высокоэффективных топливных композиций СТРТ и порохов.
Составы, приготовленные с использованием модифицированного октогена, имеют пониженный уровень скорости горения топлива. Данный способ проверен в лабораторных условиях ФГУП «НИИПМ».