Патент № 2696387
Авторы: Максимкин, Юхимчук, Голубков

Воспламенительный пиротехнический состав

Изобретение относится к пиротехническому малогазовому воcпламенительному составу, который может быть использован для воспламенения рабочего заряда, заключенного в металлическую оболочку, при индукционном нагреве содержащих воспламенительный и рабочий заряды металлических конструкций. Воспламенительный состав содержит, мас.%: в качестве окислителя диоксид свинца 77,9-87,2, в качестве горючего порошок алюминия 9,0-12,9 и порошок серы 1,3-10,8. Изобретение направлено на снижение температуры воспламенения в условиях кинетического нагрева, уменьшение удельного газовыделения и повышение удельной калорийности. Состав имеет температуру воспламенения менее 200°С в условиях кинетического нагрева, а именно 157-198°С, газовыделение 14,9-30,7 см³/г и высокую удельную калорийность 2120-2740 Дж/г. 1 табл., 18 пр.

Изобретение относится к области пиротехники, а именно, к малогазовым воспламенительным составам, имеющим температуру воспламенения менее 200°С в условиях кинетического нагрева. Состав может быть использован для воспламенения рабочего заряда, заключенного в металлическую оболочку, при индукционном нагреве содержащих воспламенительный и рабочий заряды металлических конструкций.

Известен воспламенительный состав (патент Канады №471931, опубл. 6.03.1951), содержащий (% масс.) в качестве окислителя сурик свинцовый (Pb₃O₄) 35-80, в качестве горючего порошок циркония 20-65 и технологическую добавку - нитроцеллюлозу в количестве не менее 1% сверх 100%. По нашим сведениям, температура воспламенения этого состава равна 180°С. Ншкая температура воспламенения состава обусловлена тем, что его воспламенение инициируется воспламенением нитроцеллюлозы. Удельное газовыделение состава порядка 19-20 см³/г.

Недостатком этого состава является то, что в условиях низкой скорости нагрева нитроцеллюлоза разлагается без воспламенения. По нашим сведениям, после такого разложения температура воспламенения состава возрастает до ~330°С.

Другим недостатком является невысокая калорийность состава, что затрудняет осуществлять с его помощью зажигание находящегося в металлической оболочке рабочего заряда. Максимальная удельная калорийность воспламенительного состава по патенту Канады №471931 составляет 1678 Дж/г при содержании сурика свинцового 79% масс. и порошка циркония 21% масс.

Известен воспламенительный пиротехнический состав, содержащий сурик свинцовый в качестве окислителя, порошок циркония в качестве горючего и технологическую добавку порошок дисульфида молибдена при следующем соотношении компонентов, масс. %: сурик свинцовый 65-80; порошок циркония - 20-30; порошок дисульфида молибдена-3-6 (патент РФ №2297404, опубликован 20.04.2007, Бюлл. №11). Температура воспламенения состава 240-520°С; удельное газовыделение 8-12 см³/г.

Недостатком данного состава является достаточно высокая температура воспламенения - 240-520°С и низкая калорийность состава. Максимальная удельная калорийность состава равна 1530 Дж/г при содержании сурика свинцового 76,7% масс, порошка циркония 20,3% масс. и дисульфида молибдена 3% масс.

Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности является пиротехнический воспламенительный состав (патент РФ №2202528, опубликован 20.04.2003, Бюл. №11), содержащий в качестве окислителя свинцовый сурик и перхлорат калия, в качестве горючего алюминий и бор и связующее - кремнийорганический лак.

Недостатком этого состава является высокая температура воспламенения (более 250°С), значительное газовыделение (139,5-145 см³/г) и низкая максимальная удельная калорийность (1710 Дж/г при содержании 78% масс. свинцового сурика, 5% масс. перхлората калия, 5% масс. алюминия, 8% масс. бора и 4% масс. кремнийорганического лака).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение температуры воспламенения состава в условиях кинетического нагрева, уменьшение удельного газовыделения и повышение удельной калорийности.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат:

-температура воспламенения при нагреве со скорость 10°/мин. составляет 157-198°С:

- газовыделение составляет 14,9-30,7 см^-3/г;

- удельная калорийность составляет 2120-2740 Дж/г.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что воспламенительный пиротехнический состав, содержащий оксид свинца в качестве окислителя, порошок алюминия в качестве горючего, согласно изобретению, в качестве оксида свинца он содержит диоксид свинца, а в качестве горючего он дополнительно содержит порошок серы при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются замена окислителя - свинцового сурика на диоксид свинца, введение серы в качестве дополнительного горючего и новое соотношение компонентов, что позволило снизить температуру воспламенения, уменьшить удельное газовыделение и повысить удельную калорийность состава.

Для экспериментальной отработки заявляемого состава использовали порошки алюминия (Al) марки АСД-4 ТУ 1791-007-49421776-2011, серы (S) марки ОСЧ-14-4 ТУ 6-09-2546-77 и диоксида свинца (PbO₂) марки ЧДА ТУ 6-09-1568-77. Указанные компоненты протирались через сито с размером ячейки 150 мк и смешивались в смесителе типа ''пьяная бочка". Затем из них прессовались таблетки диаметром 8 мм. Масса одной таблетки составляла примерно 1 г.

Температура воспламенения определялась по изменению температуры находящейся в контакте с поверхностью образца термопары при его нагреве в вакууме с линейной скоростью 10°С/мин. Нагрев осуществлялся в установке калиброванного объема, что позволяло определять газовыделение состава.

Соотношение компонентов и характеристики заявляемого состава и прототипа представлены в таблице.

Данные таблицы показывают, что заявляемый состав имеет следующие значения характеристик:

- температура воспламенения 157-198°С (примеры 4-12) вместо более 250°С у прототипа. Температура воспламенения состава возрастает до более 350°С при содержании компонентов за пределами заявляемого диапазона (примеры 13-18);

- удельная калорийность 2120-2740 Дж/г (примеры 4-12) вместо 1690-1710. Дж/г у прототипа.

- газовыделение составляет 14,9-30,7 см³/г (примеры 4-12) вместо 139,5-145 у прототипа.

Воспламенительный пиротехнический состав, содержащий оксид свинца в качестве окислителя, порошок алюминия в качестве горючего, отличающийся тем, что в качестве оксида свинца он содержит диоксид свинца, а в качестве горючего он дополнительно содержит порошок серы при следующем соотношении компонентов, мас. %: