1611257189-3533543abff7ab8aa5556a860f40454e ([2001] Фиошина, Русин - Основы химии и технологии порохов и твёрдых ракетных топлив)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИМ.А. Фиошина, Д.Л. РусинОСНОВЫ ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОРОХОВИ ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВМосква 2001АННОТАЦИЯРецензенты:Доктор технических наук, профессор Московского государственногоуниверситета инженерной экологии Л.А. СмирновДоктор химических наук, профессор Института прикладной химическойфизики РАН Ю.М. МихайловФиошина М.А., Русин Д.Л.Основы химии и технологии порохов и твердых ракетных топлив:Учеб. пособие / РХТУ им. Д.И.

Менделеева. - М., 2001.Рассматривается классификация порохов и твёрдых ракетных топлив с цельюопределения круга интересов технологов-пороходелов.|Рассматриваются вопросы физико-химических особенностей изготовленияпороховых (топливных) масс, комплекса их реологических характеристик, а такжетехнологии производства нитроэфиров и пороховых композиции различного типа(пироксилиновых, баллиститных, сферических, вискозных, смесевых, дымных). Наоснове анализа материалов открытой литературы представлена проблематехнологии порохов твёрдых ракетных топлив в обобщённом и взаимосвязанномвиде.Пособие содержит данные о процессах производства и основномоборудования применяемом для изготовления порохов и твердых ракетных топлив.Предназначено для студентов и аспирантов высших учебных заведений,обучающихся по специальности №25.12.00 «Химическая технология полимерныхкомпозиций, порохов и твердь ракетных топлив», а также для инженернотехнических работников соответствующе отрасли промышленности.СОДЕРЖАНИЕГлава 1.

Физико-химические основы процессов получения и переработкипороховых (топливных) массГлава 2. Производство порохов и твердых ракетных топлив на основенитроцеллюлозыГлава 3. Производство порохов (смесевых твердых топлив) на основесинтетических полимеровГлава 4. Производство дымного порохаОсновные принятые сокращенияАСУТП - автоматизированная система управления технологическими процессамиБК -бутилкаучукБП - баллиститный порохВВ МВБ - взрывчатое вещество; мощное взрывчатое веществоВТО - возвратно-технологические отходыГМС - гранулометрический составГСХ - гарантийный срок храненияЩ, ДЭГ - глицерин, диэтиленгликольДБФ - дибутилфталатДНП - динитразопентанДНТ - динитротолуолДОФ - диоктилфталатДП - дымный порохДФА - дифениламинДЭГДН - диэтиленгликольдинитратЗКС - защитно-крепящий слойКВВ - коллоксилино-водная взвесьКСП - каскадный смеситель-прессМГД - магнитогидродинамическийНГЦ - нитроглицеринНДМ - непрерывнодействующий мешательНКТС - нижняя критическая температура смешенияНЦ; НЦ-12, НЦ-13 - нитроцеллюлоза; нитроцеллюлоза с содержанием азота 12%;нитроцеллюлоза с содержанием азота 13%НЭ - нитроэфир ОК - отработанная кислотаП - порохПАВ - поверхностно-активное веществоПВВ - пироксилино-водная взвесьПГС - полимерное горючее-связующееПДК - предельно-допустимая концентрацияПП - пироксилиновый порохПХА - перхлорат аммонияПЭНП - полиэтилен низкой плотностиРДТТ -ракетный двигатель на твердом топливеРСП - рабочая смесь порошковСКН-18; СКН-26 - синтетический каучук нитрильный с содержанием нитрильныхгрупп 18%; синтетический каучук нитрильный с содержанием нитрильных групп 26%;СНД - смеситель непрерывного действияСНЭ; СЭ - сульфонитроэфир; сульфоэфирСП - степень полимеризацииСТТ; СРТТ - смесевое твердое топливо; смесевое ракетное твердое топливоСфП - сферический порохТАЦ - триацетинГРТ; РТТ _ твердое ракетное топливо; ракетное твердое топливоФМХ - физико-механические характеристикиЦ - ЦеллюлозаЭА – этилацетатВВЕДЕНИЕПрежде чем приступить к описанию технологии порохов (П) твердыхракетных топлив (ТРТ) необходимо дать общие понятия о них, рассмотреть ихклассификацию с тем, чтобы очертить круг интересов технологов-пороходелов.Следует показать, какие составы пороховых (топливных) масс нужно получать и каких перерабатывать в изделия сложным комплексом эксплуатационныххарактеристик.Определение порохов и ТРТПорохапо своей природе относятся к классу метательным взрывчатыхвеществ [1-6].

Это - энергетические конденсированные системы (ЭКС),характеризующиеся высокой концентрацией энергии В единице объема. Ониспособны к устойчивому закономерному горению без доступа извне кислородавоздуха или других окислителей с выделение) значительного количества тепла игазообразных продуктов.Пороха - унитарные твердые системы, так как в их составе содержатсягорючее и окислитель в заданном соотношении (коэффициент избытка окислителя аизменяется от 0,4 до 1,0), что и обеспечиваете возможность горения пороха бездоступа окислителя извне, и другие вещества, придающие необходимыетехнологические и эксплуатационные свойства пороху в зависимости от егоназначения и также принимающие участие в процессе горения.Пороха, применяемые в ракетных двигателях, называются обычно твердымиракетными топливами или ракетными твердыми топливами (РТТ), что идентично.Они также являются унитарными твердыми системами в отличие от ТРТ раздельнойподачи [5, 7].Все пороха, за исключением дымных - композиционные полимерныематериалы [2, 3, 6, 8 -15].

Отдельные виды композиций пиротехническогоназначения [16] и аэрозольобразующие топлива [17] удовлетворяют вышеперечисленным отличительным особенностям порохов; также являютсяунитарными твердыми полимерными композиционными материалами и будутрассматриваться в настоящем учебном пособии.Согласно оригинальной мысли академика В.С.Шпака: "Бездымный порох это разновидность пластмассы, своего рода целлулоид в погонах". Эти "погоны"привносят большую специфику как в составы П, так и в их технологию.Пороходелие - наиболее сложная и ответственная отрасль полимерной науки итехники.

Пороховые заводы - национальное богатство страны. Они работают посложной наукоемкой технологии и оснащены уникальным автоматическимоборудованием.Специфику пороходелия можно кратко обосновать приведенными нижеположениями, которые и обусловливают многокомпонентность порохов исложность их производства.• Кэксплуатационнымхарактеристикампороховыхизделийпредъявляются очень высокие и многообразные требования для обеспечениязаданной скорости и дальности полета метаемого объекта (пули, снаряда, ракеты), атакже выполнения других специфических задач.

Пороха обеспечивают не толькооборонный потенциал страны, но широко используются в различных отрасляхнародного хозяйства: в космической технике, при получении технических алмазов,для поиска полезных ископаемых на больших глубинах, прогноза землетрясений,эффективной борьбы с пожарами, градом, снежными лавинами, для сварки,штамповки, резки металлов и других целей [2].В комплекс эксплуатационных требований входят энергетические,баллистические,физико-химические,физико-механическиеидругиехарактеристики, а также производственно-экономические и экологическиепоказатели.Порох должен обладать необходимой потенциальной энергией, определеннойскоростью горения U и зависимостью ее от давления в канале ствола или камереракетного двигателя Р и температуры заряда То| [1].

Давление и температурагорения не должны превышать определенных] величин. Горение должно бытьстабильным и не переходить во взрыв (детонацию).Порох должен иметь высокую химическую стойкость и физическуюстабильность (в том числе и термостабильность), малую гигроскопичность, низкуючувствительность к механическим, тепловым и прочим импульсам, определенныйкомплекс физико-механических характеристик в заданном температурноскоростном интервале (долговременную прочность, относительное удлинение,модуль упругости, прочность на растяжение, сжатие, срез, ударный сдвиг и другие).Для порохов необходимо обеспечить гарантийный срок хранения (ГСХ), тоестьтребуемыйвременнойинтервалстабильности эксплуатационныххарактеристик при длительном его хранении на складах или на борту ракеты призаданном интервале температуры и относительной влажности.В зависимости от назначения пороха к нему могут предъявляться и различныеспецифические требования, например:- высокая электропроводность продуктов сгорания композиций, используемыхв магнитогидродинамических (МГД) генераторах [18];- содержание, наряду с газообразными продуктами горения, также и заданногоколичества мелкодисперсньгх твердых частиц соединений щелочных ищелочноземельных металлов для аэрозольобразующих пожаротушащих композиций[17, 19, 20];- образование при сгорании лазерного пороха газовой смеси, содержащейглавным образом N2, небольшое количество СО2, Н2О и не имеющей в составеконденсированных продуктов.Производственно-экономические и экологические требования будутрассмотрены при дальнейшем изложении материала.Потенциальная опасность производства П существенно ограничиваеттемпературный диапазон как операций получения и переработки пороховых итопливных масс (как правило, 20-80°С), так и других стадий производства.