Пиротехнические составы

10) не содержать в себе компонентов,  оказывающих токсическое действие  на человеческий организм.

Изделия, спрессованные из пиротехнических  составов, должны обладать большой  механической прочностью. Для изготовления пиротехнических составов, удовлетворяющих  указанным выше требованиям, необходимо в каждом отдельном случае тщательно  продумать выбор окислителя и  горючего и рассчитать количественные соотношения между ними. При этом необходимо учитывать физико-химические характеристики окислителя и горючего, используя имеющиеся в литературе данные о свойствах пиротехнических  составов и их отдельных компонентов. Разработка состава и расчет количественных соотношений между его компонентами значительно усложняются еще  тем, что для удовлетворения всех требований одной двойной смеси (окислитель — горючее) часто бывает недостаточно, и в состав приходится добавлять еще другие компоненты, выполняющие то или иное специальное  назначение.

Назначение компонентов состава

Вещества, входящие в пиротехнический  состав, можно разбить на следующие  категории:

а) окислители;

б) горючие;

в) вещества, сообщающие окраску пламени;

г) дымообразователи для составов цветных дымов;

д) дымообразователи для составов маскирующих дымов; е) вещества, улучшающие специальный эффект (силу света, окраску пламени и т. п.) ;

ж) цементаторы 1 — вещества, обеспечивающие необходимую механическую прочность изделий из спрессованных составов;

з) флегматизаторы — вещества, уменьшающие чувствительность состава;

и) стабилизаторы — вещества, увеличивающие  химическую стойкость состава;

к) вещества, ускоряющие или замедляющие  процесс горения;

л) вещества специального технологического назначения (жи¬рующие добавки, растворители для вводимых в состав смолит, п.).

В некоторых случаях один и тот  же компонент может выполнять  в составе несколько различных  функций. Например, в составе зеленого огня, имеющем 86% хлората бария и 14% шеллака, хлорат бария является одновременно и окислителем и веществом, сообщающим пламени зеленую окраску; шеллак же является и горючим и цементатором. В смеси Ершова, служащей для получения маскирующего дыма и имеющей состав:

20% бертолетовой соли, 20% нафталина, 10% древесного угля, 50% нашатыря, нафталин  является горючим, но вместе  с тем выполняет и функции  дополнительного дымо-образователя, так как при горении состава часть нафталина сублимирует и пары его, конденсируясь в атмосфере, образуют дымовые частицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воспламенительные составы

Воспламенительные составы можно условно разделить на ударные, терочные, составы для воспламенения других пиротехнических составов, ракетного топлива и пр.

 

1. Ударные (запальные)  составы

Группа смесевых ВВ, очень чувствительных к удару и трению. При ударном  инициировании обычно воспламеняются с образованием луча огня. Применяются  в капсюлях-воспламенителях, пиропатронах, для ударного воспламенения порохов. Обычно состоят из окислителя (хлораты  и нитраты), горючего (сера, тиоцианат, антимоний (сульфид сурьмы) и т.д.) и некоторого количества инициирующего ВВ. Также могут содержать разл. добавки, повышающие чувствительность, улучшающие сыпучесть и прессуемость и т.д. Очень опасны в обращении.

1) Гремучая ртуть 16 - 28%, хлорат  калия 36 - 55%, сульфид сурьмы (Sb2S3) 28 - 37%.(Наиболее известный из ударных  составов, в наст. время применяется  только для патронов гражданского  назначения. В качестве добавки  увеличивающей чувствительность  к мех. воздействиям может содержать  стекл. порошок)

2) Азид свинца -68%, ТНРС - 29%, мелкодисперсный  сферический алюминий - 3%.

3) NOL-130 Нитрат бария-20%, азид свинца-20%, ТНРС-40%, тетразен-5%, сульфид сурьмы-15%.

4) Нитрат бария 15-20%, азид свинца 20-22%, ТНРС 40-42%, Sb2S3 15-20%, карборунд 1-3%.

5) Хлорат калия -50%, перекись свинца -25%. сульфид сурьмы-20%, тротил - 5%

6) Перхлорат калия -52%, свинца  тиоцианат -25%, тнрс -10%, сульфид сурьмы -13%.

7) PA-101 Нитрат бария-22%, основной  стифнат свинца-53%, тетразен-5%, сульфид сурьмы-10%, алюминий - 10%.

8) FA-959 Нитрат бария-31%, стифнат свинца-35%, тетразен-3.1%, сульфид сурьмы-10.3%, цирконий - 10.3%, свинца диоксид -10.3%.

9) M-39 хлорат калия -37.05%, нитрат  бария -8.68%, свинца тиоцианат - 38.13%, стекло - 10.45%, тротил -5.69%.

10) NOL-60 Нитрат бария-25%, основной  стифнат свинца-60%, тетразен-5%, сульфид сурьмы-10%.

Подавляющее большинство штатных  ударных составов содержат в своем  составе тяжелые металлы (свинец, ртуть) высвобождающиеся после выстрела. При регулярном посещении закрытых стрельбищ, тиров и т.п. возможно их накопление в организме. Использование  активной вентиляции и т.п. средств  не позволяет полностью устранить  эту проблему. Поэтому проводят изыскания  эффективных составов не содержащих тяжелых металлов. Например на основе динитродиазофенола, щелочных солей нитробензофуроксанов, орг. азидов и др.

11) динитродиазофенол 25-35%, тетразен 2-5%, KNO3 5-14%, стеклянный порошок 49-60%, связующее 0.75-2.0%, краситель 0.1-0.2%.

12) динитродиазофенол 28%, тетразен 5%, антимоний (Sb2S3) -11%, НЦ-6%, Нитрат бария-50%, связующее (гуаргам) 0.5%(сверх100%)

(по эффективности состав эквивалентен  смесям на основе ТНРС)

13) KDNBF - 45%, окислитель (KNO3)-15%, добавка  повыш. чувствительность (стекло)-35%, горючее (алюминиевый порошок)-5%.

 

2. Составы для электровоспламенителей:

1) Хлорат калия -55%, свинца тиоцианат -45%.

2) Хлорат калия -25%, диазодинитрофенол -75%. В качестве связующего используется 2.4% нитрокрахмала в бутилацетате.

3) Хлорат калия -60%, диазодинитрофенол -20%, древесный уголь -15%, нитрокрахмал -5% (состав комбинированный - кроме воспламенения предназначен также для передачи огня).

3. Терочные составы

 Терочные составы - воспламеняются  от трения и применяются напр. для инициирования воспламенения  в дымовых шашках и некоторых  сигнальных средствах. Рецепты  терочных составов примерно аналогичны  рецептам составов для спичек  т.е. содержат напр.

60% хлорат калия; 30% антимоний и  10% идитол.

53% хлорат калия; 22% антимоний 9% сера, 1%кальция карбонат, 10% стекло, 5% гуммиарабик.

Фосфорная масса, наносимая на терку, состоит из 56% красного фосфора, 24% стеклянного  порошка, 20% идитола. Весьма опасны в обращении.

 

 

4. Воспламенительные составы

Смеси для поджигания разл. пиротехнических составов и твердого ракетного топлива. Отличаются высокой теплотой сгорания, легко воспламеняются от инициирующего импульса, генерируемого электрозапалом. Содержат окислитель (KNO3, KClO3, KClO4, BaO2 и др.), горючее (порошкообразный металл - Ti, Zr, Mg) и связующее (канифоль, камедь, каучуки, эпоксидные смолы и др.). Для воспламенения ТРТ часто применяют разл. баллиститы и дымный порох. Основные требования к В.С.: легкость воспламенения от сравнительно небольшого теплового импульса, высокая температура сгорания, устойчивость горения к изменению внешних условий. В. с. производят в виде гранул, шашек, иногда в виде порошка или пасты, наносимых на поджигаемый материал. Зажигательное действие тем выше, чем выше температура горения и чем больше остается шлаков на поверхности поджигаемого материала. На практике установлено, что для надежного воспламенения температура горения должна быть не менее чем на 200°С выше температуры воспламенения поджигаемой смеси.

Составы содержащие алюминий обладают достаточно высокой температурой воспламенения  и требуют воспламеняющего состава  содержащего металл.

Когда даже мощными ВС не удается  зажечь основной состав, применяют  так называемые переходные (промежуточные) составы. Переходные составы получают, смешивая в известных пропорциях воспламенительный и основной составы. Для зажжения наиболее трудно воспламеняющихся составов приходится иногда применять несколько переходных составов.

1) KClO4 -68%, мелкодисперсный алюминий -25%, орг. связующее -7%.

2) KNO3 -48%, мелкодисперсный цирконий -52%.

3) KNO3 -66.69%,титан-14.96%, кремний - 7.78%, алюминий-8.67%, связующее 1.99%

4) KNO3 -28%, мелкодисперсный бор -12%, цирконий-60%.

5) KClO4 -49%, древесная мука -7%, древесный  уголь -6%, оксид железа -7%, стекло -31% В качестве связующего к  100 частям смеси добавляли 37ч  25% р-ра нитроцеллюлозы в этилацетате. Эта смесь использовалась в 2 мир. Войну для воспламенения составов цветного дыма.

6) KNO3 -35%, уголь -4%, кремний -26%, оксид  железа -22%, алюминий -13% В качестве  связующего к 83.3 части смеси  добавляли 16.7ч 6% р-ра нитроцеллюлозы в ацетоне. Состав для вопламенения металлохлоридных дымовых смесей.

Для воспламенения пиротехнических  составов используют следующие смеси:

7) KNO3 -75%, уголь -15%, идитол -10%.

8) KNO3 -75%, мелкодисперсный магний -15%, идитол -10%.

9) KNO3 -78%, мелкодисперсный бор -15%, связующее (полиакриламид)-7%.

10) KClO4 -74%, дихромат аммония - 10.5%, оксид железа - 5%, нитроцеллюлоза - 10.5%.

11) Ba(NO3)2 -50%, кремний -20%, гидрид циркония - 15%, TNC тринитрокрезол - 10%, ламинак -5% Смесь подпрессовывается к осветительным составам на основе магния, нитрата натрия и связующего.

12) кремний -25%, свинцовый сурик  - 50%, титан -25% может содержать  в качестве добавок 0.6% графита  и 1.8% целлулоида (сверх 100%) Состав  для воспламенения некоторых  безгазовых составов.

13) кремний -33.3%, свинца диоксид  -33.3%, закись меди - 33.3% - состав для  воспламенения дымовых составов  на основе красного фосфора.

14) кремний -50%, свинца диоксид  -20%, окись меди - 30%.

 

Для воспламенения составов в малогабаритных изделиях, напр. трассирующих составов использовали гл. обр. смеси на основе перекиси бария. Следует отметить, что  воспламенительные составы для трассеров не должны содержать большого количества легкоплавких веществ, иначе в момент прохождения снаряда в канале ствола при горении будет происходить выдавливание жидкости из горящего слоя.

В качестве воспламенительных составов для трассеров используют смеси, дающие мало газовой фазы, и жгучие шлаки. Скорость горения таких смесей мало зависит от давления, что важно для предотвращения преждевременного выгорания состава в канале ствола:

15) 48% Ba(NO3)2, 30% BaO2, 13% магний, 9% идитол.

16) Composition K: 78% BaO2, 20% магний, 2% асфальтит.

17) 80.5% BaO2, 17.5% магний, 2% резинат кальция  - воспламенитель для трассеров  40мм снарядов.

18) I-237 SrO2-70%, 4% BaO2, 25% магний, 1% цинка  стеарат (I-237 с добавкой 2% дехлорана известен как I-531). ВС для трассеров крупнокалиберных патронов.

19) I-508 79% BaO2, 14% магний, 0.9% цинка стеарат, красный краситель -0.5%, парлон (хлоросодержащее связующее) -5.6%.

20) Mg-25%, SrO2-70%, Sr(NO3)2- 5%.

21) I-280 85% I-136 (см ниже), 15%магния.

 

Для предотвращения демаскировки бойцов существуют также малогазовые воспламенительные составы, которые при сгорании дают мало света, напр:

22) Свинцовый сурик Pb3O4 - 90%, мелкодисперсный  титан и кремний - 10%.

23) Пероксид стронция -88%, полиуретан -12% (исп. Для воспламенения трассирующих  составов).

24) I-136: пероксид стронция -90%, резинат  кальция - 10%.

25) марганец - 34, хромат бария - 28, тиокол - 38;

26) кремний -30%, нитрат бария -50%, гидрид циркония - 15%, связующее -5%.

В отдельных случаях используют составы термитного типа, которые  обладают хорошей воспламеняющей способностью, но и высокой температурой воспламенения  и для поджигания требуют дополнительного  воспламеняющего состава. Напр.

27) Fe2O3 -69%, Mg - 31%,

28) SiO2 -55%, Mg - 45%,

29) SiO2 -28%, Mg - 60%, полибутадиен - 12%.

 

Воспламенители для термитов:

30) Алюминий -40%, оксид железа -29%, перекись  бария -31%.

31) Перекись бария -91%, магний -9%.

Для воспламенения твердых ракетных топлив используют:

32) KNO3 -71%, мелкодисперсный бор -24%, орг. связующее (каучук)-5%.

33) KNO3 -51.34%, мелкодисперсный бор  -18.3%, нитроцеллюлоза (12.2%N), акардит - 0.5%. Теплота сгорания 8.78 кДж/г

34) магний 35-52%%, политетрафторэтилен  (тефлон) и (или) фторорганический каучук-ок 65-48% Могут содержать добавки (напр. аэросил). Используется также для изготовления инфракрасных мишеней-ловушек (Запатентован более новый состав для инфракрасных мишеней-ловушек, эффективный против большинства современных ракет с тепловым наведением: бор -4.125%, алюминий - 9.9%, магний - 10.15%, уротропин-8.25%, перхлорат аммония - 42.075%, нитрат калия - 6.6%, политетрафторэтилен 4.9%, Витон А - 14%).

35) магний 30%, политетрафторэтилен  (тефлон) -45%, полихлоротрифторэтилен -10%, NaF - 7.5%, дихромат калия -7.5% Теплота сгорания 7.73КДж/г.

36) Ba(NO3)2 30.5%, PbO2 -7%, TiHx (x=0.2) - 21% нитроцеллюлоза (13.1%N) - 41%, акардит - 0.5%, Теплота сгорания 4.56 кДж/г

37) KClO4 26-50%, Ba(NO3)2 15-17%, сплав Zr-Mg 50:50 32-54%, Этилцеллюлоза -3%.

38) CuO -80%, алюминий - 20%.

39) "Tichloral" KClO4 -63%, алюминий -20%, титан -13%, полиизобутилен -4%.

5.Малогазовые (безгазовые) составы

Смеси, используемые для снаряжения различных пиротехнических замедлителей, в дистанционных трубках и  др. По сравнению с другими пиротехническими составами, обеспечивают меньшую зависимость  скорости горения от давления и внешней  температуры. При сгорании таких  составов выделяется очень мало газообразных продуктов сгорания.

В качестве горючих обычно содержат сравнительно малоактивные металлы  и их сплавы: цирконий, ниобий, марганец, хром, вольфрам, а также бор, кремний, сурьма, висмут и ферросилиций. Окислителями в малогазовых составах служат гл. обр. хроматы бария и свинца, реже - оксиды свинца и меди, хлораты и  перхлораты. Компоненты малогазовых  составов должны быть мелкодисперсными.

Напр.

1) BaCrO4-31%, KClO4- 15%, сплав циркония и  никеля - 54% (Скорость горения смеси  со сплавом содержащим 70% циркония - 10мм/сек, 50% циркония - 5мм/сек, 30% циркония - 3мм/сек. Сплав пассивирован нагреванием в растворе хромпика).

2) BaCrO4-56.2%, KClO4- 16.8%, цирконий -5%, никель - 22% Скорость горения 2.5мм/сек.