способ получения пироксилинового пористого пороха для патронов к стрелковому оружию

Формула изобретения

Способ получения пористых пироксилиновых порохов для патронов к стрелковому оружию, включающий операции смешения нитратов целлюлозы, летучего растворителя-пластификатора, стабилизатора химической стойкости, формования пороховых элементов, удаления растворителя экстракцией водой, сушки, сортировки, поверхностной обработки элементов, комплектации партий, отличающийся тем, что пороховые элементы после экстракции растворителя обрабатывают в водном растворе ацетона с концентрацией 30 - 70 об.% в течение 10 - 240 мин при перемешивании с последующей отгонкой ацетона из пороховых элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства зерненых пироксилиновых порохов и может быть использовано для изготовления порохов к патронам стрелкового оружия: спортивно-охотничьим, пистолетным, винтовочным и др.

Известен способ изготовления мелкозерненых пироксилиновых порохов цилиндрической формы (А. Г. Горст "Пороха и взрывчатые вещества" изд. Машиностроение, 1972, с 152), включающий операции смешения нитратов целлюлозы (НЦ), летучего растворителя-пластификатора, стабилизатора химической стойкости, формования пороховых элементов, удаления растворителя экстракцией водой, сушки, сортировки, поверхностной обработки элементов. Длительность процесса составляет 60-120 ч, абсолютный расход растворителя 35-40 дал на одну тонну пороха. Способ не позволяет получать пористый быстрогорящий порох с кажущейся плотностью менее 1,54 г/см³, что ограничивает применение его в спортивно-охотничьих и пистолетных патронах.

Существует способ получения одноосновного пористого пороха по эмульсионной технологии на основе НЦ с содержанием азота не менее 210,5 мл. NO/г и термодинамически активного растворителя этилацетата (Регламент, РТП 14-95, Казань, 1995, с. 53). Пористость пороха регулируется в широком диапазоне, так кажущаяся плотность изменяется в пределах 1,1-1,6 г/см³ в зависимости от количества и последовательности ввода сернокислого натрия для обезвоживания получаемых гранул и скорости отгонки растворителя. Однако в отличие от первого способа сферическая форма пороховых элементов не является прогрессивно-горящей формой, это снижает эффективность работы заряда по сравнению с порохом цилиндрической формы при использовании его в одних и тех же системах.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения пористого пироксилинового мелкозерненого пороха (А. Г. Горст "Пороха и взрывчатые вещества" изд. М, 1972, с 163). От первого из указанных способов он отличается тем, что для создания пористой структуры в массу при смешении вводят порообразователь - водорастворимую соль, например азотнокислый калий, в количестве 45-220 мас.% к сухой массе пироксилина, которую удаляют путем экстракции водой до остаточного содержания не более 0,5 мас.%. Полученный этим способом порох имеет пористую структуру с кажущейся плотностью от 1,15 до 1,52 г/см³ и обеспечивает требуемые баллистические характеристики для многих видов спортивно-охотничьих и пистолетных патронов. Однако применяемые водорастворимые соли имеют большой разброс по дисперсности (50-350 мкм), гигроскопичны и в процессе фабрикации могут образовывать агломераты, что приводит к формированию неоднородной поровой макроструктуры, а также неравномерному распределению остаточного порообразователя по массе пороховых элементов, это в свою очередь ухудшает баллистические характеристики по разбросу скоростей. В результате порох не обеспечивает требований по баллистике к современным патронам повышенного качества. Кроме того, резко снижается производительность оборудования, увеличивается длительность технологического цикла до 100-200 ч, абсолютный расход растворителя до 65 дал на одну тонну пороха, осложняется регенерация растворителя из-за наличия в отработанных водах солей, окружающая среда загрязняется вредными сточными водами.

Целью предлагаемого изобретения является получение пористого мелкозерненого пороха с регулируемой пористостью для патронов к стрелковому оружию повышенного качества при расширении сырьевой базы, улучшении экономических и экологических показателей процесса.

Для достижения данного технического результата в предлагаемом способе, включающем операции смешения нитратов целлюлозы, летучего растворителя-пластификатора, стабилизатора химической стойкости, формования пороховых элементов, удаления растворителя экстракцией водой, сушки, сортировки, поверхностной обработки элементов, комплектации партий, пористую структуру пороховых элементов создают путем обработки элементов после экстракции растворителя в водных растворах ацетона с концентрацией 30-70 об.% в течение 10-240 мин при перемешивании с последующей отгонкой ацетона из пороховых элементов. Обработка плотных пороховых элементов в реакторе при перемешивании в водных растворах ацетона с концентрацией 30-70% обеспечивает создание микропористой структуры пороха с кажущейся плотностью 1,15-1,52 г/см без изменения формы элементов, регулирование пористости осуществляется концентрацией ацетона в воде и длительностью процесса. Ацетон после отгонки конденсируется в холодильнике, поступает в сборник и далее возвращается в цикл, абсолютный расход ацетона на одну тонну пороха составляет 2-5 дал. Способ может быть осуществлен в процессе фабрикации пороха или после ее завершения без изменения формы пороховых элементов, это открывает возможность переработки готового пороха, перевода его на более высокий технический уровень и, следовательно, расширения сырьевой базы за счет применения конверсионного сырья (порохов Госрезерва). Для реализации способа используют действующее в пороховом производстве оборудование, а также дешевый и доступный растворитель.

Примеры осуществления способа в сравнении с известным, физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха, включая требуемые (треб-мые) баллистические характеристики, представлены в таблицах 1, 2.

Последующие операции после обработки пороха в водных растворах ацетона и отгонки его из раствора (сушку, поверхностную обработку, комплектацию партий) проводят известным способом. Применение для обработки пороха водного раствора ацетона с концентрацией менее 30 об.% не обеспечивает получение пористой структуры пороха, кажущаяся плотность пороха остается неизменной 1,56 г/см³, а увеличение концентрации более 70 об.% приводит к пластификации пироксилина и, следовательно, к изменению формы пороховых зерен. Уменьшение длительности обработки пороха менее 10 мин недостаточно для осуществления полной диффузии раствора и создания равномерной пористой структуры, кажущаяся плотность пороха не изменяется, увеличение времени более 240 мин нецелесообразно, так как процесс структурообразования завершается в течение 60-240 мин в зависимости от марки пороха, и далее с увеличением времени кажущаяся плотность не изменяется.

Из данных таблиц 1, 2 следует, что разработанный способ обеспечивает возможность без применения солевого порообразователя получать пористый порох с регулируемой пористостью, величина кажущейся плотности которого изменяется в диапазоне 1,15-1,52 г/см³. Изготовленные образцы пороха удовлетворяют требованиям нормативно-технической документации на спортивно-охотничьи и пистолетные патроны повышенного качества, обеспечивая более высокие скорости полета снаряда при меньшем разбросе по скоростям и при более низких навесках порохового заряда. При этом расход растворителя снижается ориентировочно на 30%, а производительность оборудования увеличивается на 20-50%.