Химические реактивы,
комплектующие и оборудование
для пиротехники

Патент №2232740
Авторы: Бурдикова Т.В, Коробков А.М, Просянюк В.В, Суворов И.С

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано для воспламенения пиротехнических изделий.
Известна пиротехническая смесь с содержанием циркония, служащая для переноса воспламенения, с повышенной безопасностью по отношению к механическому трению наряду с основной смесью 60-80 частей окислителя оксида свинца (Рb3O4) и 40-20 частей горючего вещества (порошок сплава феросиликоциркония FeSiZr) содержит по предложению добавки силицида кальция (CaSi2) в количестве 2-7% от массы основной смеси. 
При сравнительных испытаниях чувствительности к механическому трению по стандарту ON 668095 для состава 70% Рb3O4 и 30% FeSiZr получена чувствительность 8,4 кГ, для смеси состава 70% Рb3O4, 25% FeSiZr и 5% CaSi2 - 32,3 кГ. Обе смеси были гранулированы с помощью раствора нитроцеллюлозы в ацетоне (ЧССР №226778 от 01.08.85, заявка №5221-81 МКИ С 06 В 27/00, С 06 В 23/00.
Недостатком известной пиротехнической смеси являются высокая чувствительность к трению, высокие температуры самовоспламенения и скорости горения.
Задачей данного изобретения является снижение чувствительности к трению, увеличение надежности воспламенения и снижения скорости горения.
Поставленная задача достигается тем, что пиротехнический состав в качестве металлического горючего содержит цирконий, модифицированный фосфатом двухвалентного металла, в соотношении 51:1-53:3, а в качестве окислителя - хромат бария, или хромат стронция, или хромат калия, или хромат свинца при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Цирконий, модифицированный фосфатом двухвалентного металла в соотношении 51:1-53:3 30,0-70,0
Хромат бария, или хромат стронция,или хромат калия, или хромат свинца 30,0-70,0

В качестве фосфата двухвалентного металла состав может содержать фосфат магния или фосфат кальция, или фосфат бария, или фосфат стронция, или фосфат цинка, или фосфат меди.
Замена сплава циркония на цирконий марки ПЦрК приводит к большей надежности воспламенения состава на его основе и передаче теплового импульса. Это связано с тем, что цирконий имеет низкую температуру самовоспламенения и высокую чувствительность к трению. 
Для повышения безопасных условий работы с цирконием были разработаны методы модификации поверхности его частиц покрытиями на основе фосфата двухвалентного металла (магний, или кальций, или барий, или стронций, или цинк, или медь).
Введение в предлагаемый состав модифицированного циркония позволяет снизить чувствительность к трению, сохранив при этом низкую температуру самовоспламенения, и снизить скорость горения. 
При этом в результате химических реакций между оксидом металла (2) и ортофосфорной кислотой происходит образование на поверхности частиц циркония соединений типа хMenOm*yP2О5*zН2О полимерного строения, которые обволакивают частицы циркония и образуют покрытие на основе неорганических вяжущих веществ.
Модифицированный цирконий получают следующим образом: навеска циркония (120 г) при влажности не менее 20% перемешивается с 2 г оксида магния в течение 10-20 минут, затем вводят 85% ортофосфорную кислоту в количестве 2 г, т.е. при соотношении 1:1 к оксиду магния и перемешивают еще 10-20 минут. 
Модифицированный цирконий сушат до постоянного веса при температуре 70°C. В качестве оксида металла (2) применяют оксид магния, или оксид кальция, или оксид бария, или оксид стронция, или оксид цинка, или оксид меди.
Модифицированный цирконий имеет температуру самовоспламенения на 20-150°C выше, чем у исходного циркония (320°C). Чувствительность к трению модифицированного циркония снизилась с 1 до 6 класса (с 10 до 65 МПа). Модификация циркония фосфатом металла повышает безопасные условия работы как с самим цирконием, так и с составами на его основе.
Использование в качестве окислителя хромата бария, или хромата стронция, или хромата калия, или хромата свинца повышает надежность воспламенения предлагаемого состава.
В качестве компонентов пиротехнического воспламенительного состава используются цирконий марки ПЦрК ТУ 48-4-234-76 и хромат бария ГОСТ 4211-75, или хромат стронция ТУ 6-09-3626-74, или хромат калия ГОСТ 4459-75, или хромат свинца ГОСТ 4524-78.
Предлагаемый пиротехнический состав готовится по традиционной технологии путем смешения окислителя и горючего в течение 20-30 минут.
Состав и сравнительные характеристики приведены в таблице.
Как видно из данных таблицы чувствительность к трению пиротехнического состава, определяемая по ГОСТу 13803-68, содержащего модифицированный цирконий - 30-70%, хромат бария - 70-30%, снижается с 1 до 6 класса, а по сравнению с прототипом - в два раза. 
Воспламеняемость (температура самовоспламенения) предлагаемого состава, определяемая по ГОСТу 1040-81, ниже на 100-200°C по сравнению с прототипом, поэтому надежность воспламенения предлагаемого состава выше.
Введение в состав модифицированного циркония приводит к снижению скорости горения, определяемой по ОСТу В 84-1821-80, и составляет 3,0-3,6 мм/с.

Компоненты/ Характеристики составов Прототип, заявка ЧССР №226778 Варианты составов
1 2 3 4

Оксид свинца

Феросиликоцирконий

Силицид кальция

60-80%

20-40%

2-7%

- - - -
Цирконий, модифицированный фосфатом магния - 28 30 70 72
Хромат бария - 72 70 30 28
Чувствительность к трению, кГ/см2 323 100 460 650 650
Температура самовоспламенения, ℃ 650 450 450 550  Не воспл.
Скорость гоерния, мм/с 4,5 2,5 3,0 3,6 Не горит


Преимуществами предлагаемого состава по сравнению с прототипом являются:
- снижение чувствительности к трению с 32,3 до 65 МПа;
- увеличение надежности воспламенения - снижение температуры самовоспламенения на 100-200°C;
- снижение скорости горения в 1,25-1,5 раза.
 

Поделиться: