СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ОКТОГЕНА
METHOD OF MODIFYING OCTOGENE

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к получению компонентов для смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ) с высокими энергетическими характеристиками. Составы для таких топлив, содержащих в качестве окислителя октоген, обладают высокой чувствительностью 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, тем самым обеспечивая свое целевое назначение - статья «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 методологической конференции, 2006 г., Казань. Наиболее доступным и выпускаемым нашей промышленностью могут быть полимеры в виде латекса.
Латексы - это стабильная суспензия малых нерастворимых полимерных частичек, диспергированных в воде. В их составе отсутствуют большие количества органических растворителей.
В качестве такого нами использован бутадиенстирольный латекс, выполняющий одновременно роль адгезива и модификатора.
В данной заявке он выполняет роль адгезива, в котором образование связей возникает за счет проникновения его в поры и трещины на поверхности октогена, поэтому адгезив в виде латексного соединения должен представлять собой маловязкую жидкость. Она должна полностью и равномерно покрыть поверхность, что позволит обеспечить максимальное адгезионное взаимодействие. Адгезионное соединение создается в момент перехода из жидкости (латекса) к твердому телу - октогену. Полученное адгезионное соединение обладает рядом преимуществ, а именно небольшой вес соединения, малая толщина адгезионного слоя, малая стоимость технологического процесса.
Известны патенты RU №2247102 МПК С06В 25/34, С06В 45/22, US №4389263 МПК С06В 45/22 от 21.06.83 г., недостатком которых является низкая адгезионная прочность на границе раздела «октоген - модифицирующее покрытие».
Известен патент RU №2358957 МПК С06В 25/34, С06В 23/00, С06В 45/22 от 20.06.09 г. - способ модификации октогена поливинилбутиралем. Недостатками являются: затраты энергии, расходующиеся на нагрев реакционной массы, продолжительность процесса, заключающаяся в охлаждении массы и сушке в течение длительного времени, использование растворителя. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа модификации октогена бутадиенстирольным латексом, позволяющим улучшить взрывчатые, технологические характеристики топлива и понизить чувствительность к электрической искре.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в бутадиенстирольный латекс с концентрацией 1% при температуре (20±5)°С дозируют октоген в три приема равными порциями в течение 10…15 минут при весовом соотношении октогена к латексу 100:(0,6…0,8), перемешивают 20…30 минут и дозируют осадитель при весовом соотношении латекса к осадителю 1:0,5 в течение 15…20 минут, а полученный осадок отфильтровывают и сушат.
Температурный предел высаживания бутадиенстирольного латекса на октоген составляет (20±5)°С. Увеличение температуры нежелательно, поскольку способствует увеличению потребления электроэнергии, что приводит к удорожанию процесса (пример 5), а снижение температуры приводит к замедлению процесса высаживания (пример 1, 4). Дозировка октогена к латексу в три приема в течение 10…15 минут целесообразна для равномерного распределения латекса по всей поверхности октогена. Дозирование менее 10 минут нежелательно (пример 1), поскольку октоген не успевает распределиться, а увеличение времени приводит к увеличению продолжительности производственного цикла (пример 5). Время перемешивания октогена и латекса составляет 20…30 минут. Увеличение времени перемешивания выше 30 минут экономически нецелесообразно (пример 5), а уменьшение времени перемешивания может привести к неполному высаживанию бутадиенстирольного латекса на октоген (пример 1). Из таблицы видно, что соотношение октогена к латексу 100:(0,6…0,8), регулирование температуры процесса, время дозирование октогена и осадителя приводят к равномерному распределению латекса по всей поверхности октогена (пример 2, 3).
Осадитель необходим для полного высаживания бутадиенстирольного полимера на октоген. Во всех опытах соотношение латекса к осадителю 1:0,5 вес.ч. Дозировка осадителя в течение менее 15 минут приводит к неполному высаживанию его на октоген (пример 1), а увеличение времени выше 20 минут экономически нецелесообразно, поскольку увеличивает длительность технологического цикла (пример 1, 5).
С целью улучшения прочностных характеристик СРТТ разработан способ модификации поверхности частиц октогена соединением, которое имеет хорошую смачиваемость и покрытие кристаллов октогена, для создания скрепления его с компонентами состава. Такой покрытый модифицированный октоген обладает пониженной чувствительностью к механическим воздействиям.
Октоген, модифицированный бутадиенстирольным латексом, позволил решить задачу по равномерному распределению его в СРТТ, что необходимо для получения стабильных прочностных характеристик составов.
Пример выполнения заявленного изобретения
В реактор, снабженный механической мешалкой, термометром, воронкой для дозирования, наливают бутадиенстирольный латекс с концентрацией 1%, присыпают октоген в три приема равными порциями в течение 10…15 минут при весовом соотношении октогена к латексу 100:(0,6…0,8), перемешивают в течение 20…30 минут и дозируют осадитель при весовом соотношении латекса к осадителю 1:0,5 в течение 15…20 минут, отключают мешалку, осадок отфильтровывают и сушат.
Октоген, модифицированный латексом бутадиенстирольным, представляет собой белый порошок, который хорошо рассыпается, не комкуется, не слипается.
Результаты эксперимента приведены в таблице 1, где представлены параметры процесса высаживания полимера на октоген, выполненные в пределах предложенного изобретения. Из выполненной работы следует, что октоген покрыт полностью. Модифицированный октоген имеет хорошие технологические характеристики. Данный продукт исследован на взрывчатые характеристики, чувствительность к электрической искре и к механическим воздействиям. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
0
Из таблице 2 следует, что октоген, модифицированный латексом бутадиенстирольным, стал менее чувствительным к удару (было при нагрузке Р=10 кг, Н=50 мм, а стало при Р=10 кг, Н=100 мм) и менее чувствительным к трению (было Р=200 МПа, а стало 270 МПа).
Предложенный способ модификации октогена бутадиенстирольным латексом может быть использован для приготовления топливной композиции СРТТ. Составы, изготовленные с использованием модифицированного октогена, имеют меньшую чувствительность к механическим воздействиям.
Улучшение взрывчатых характеристик достигается за счет равномерного распределения латекса по поверхности частиц октогена.
Предложенный способ получения модифицированного октогена бутадиенстирольным латексом проверен на опытно-промышленной установке ФГУП «НИИПМ» с положительным результатом.
Таблица 1
Основные параметры процесса модификации октогена латексом бутадиенстирольным
№ п/п
Соотношение октоген: латекс, в пересчете на сухой, вес.ч.
Температура процесса, °С
Дозировка октогена, мин
Время перемешивания, мин
Соотношение латекс: осадитель, вес.ч.
Дозировка осадителя, мин
Качественная оценка покрытия
1
100:0,5
10
9
15
1:0,5
10
есть непокрытый октоген
2
100:0,8
15
15
30
1:0,5
15
равномерно покрыт
3
100:0,7
25
10
20
1:0,5
20
4
100:0,6
14
12
27
1:0,5
19
имеются непокрытые участки
5
100:1,0
30
20
40
1:0,5
30
имеются сгустки покрытия
Таблица 2
Взрывчатые характеристики модифицированного и исходного октогена
Наименование соединений
Чувствительность к удару
Чувствительность к трению
Чувствительность к ударному сдвигу
Чувствительность к электрической искре, мДж
Т<sub>НИР</sub>, °С
по ОСТ В 84-892-74
по ГОСТ РВ 51008-96 при скорости трения 520 об/мин
по ГОСТ РВ 50874-96
по ОСТ В 84-2176-84
по ОСТ В 84-615-72
Н<sub>0</sub>, мм при Р=10 кг
нижний предел, Р<sub>0</sub>, МПа
нижний предел, Р<sub>0</sub>, МПа
Октоген м. В по ОСТ В 84-2515
50
2000
1100
>100
242
Октоген, модифицированный бутадиенстирольным латексом
100
2700
1750
>100
245