Пиротехнические составы

Составы, хорошо маскирующие в видимой  и инфракрасной области спектра:

26) C2Cl6 - 31%, Zn - 31%, ZnO - 12%, перхлорат калия - 16%, связующее - неопреновый каучук - 10%

Скорость горения на открытом воздухе 1.03 мм/с и 6 мм/c при рабочем давлении. Температура горения 425°С.

27) C6Cl6 - 80 ч, Mg - 20 ч, связующее (винилиденфторид) - 20ч. Скорость горения на открытом воздухе 0.57 мм/с и 1 мм/c при рабочем давлении.

Состав, хорошо маскирующий в инфракрасной области спектра:

28) Mg -18%, политетрафторэтилен - 24%, антрахинон - 48%, хлорированный парафин (массовая доля хлора 70%) - 10%.

Состав, хорошо маскирующий в среднем  ИК-диапазоне:

29) C2Cl6 - 60%, алюминий -15%, нафталин -10%, калия  хлорат - 10%, масло индустриальное - 5%.

Для дымообразования также используют белый фосфор - реже красный фосфор в смеси с небольшим кол-вом окислителя или связующенго. Фосфор является наиболее эффективным дымообразующим в-вом из известных. Высокая эффективность белого фосфора объясняется тем, что при реакции с влагой воздуха оксид фосфора образует фосфорные кислоты (НРО3 и Н3РO4), которые, в свою очередь, притягивают к себе влагу из воздуха. Найдено, что из одной весовой части фосфора при 75%-ной влажности воздуха образуется семь весовых частей аэрозоля (тумана). Однако такой дым обладают высоким раздражающим и корродирующим эффектом и наряду с металлохлоридными смесями требуют использования средств индивидуальной защиты.

Существуют составы такого типа:

30) 51% красный фосфор, 35% пиролюизит (MnO2), 8% магний, 3% ZnO, 3% связующее.

При поджигании этого состава смесь  магния и MnO2 подобно термиту, генерируют тепло и испаряют фосфор, который  затем загорается в атмосфере  желтым пламенем выделяя белый дым. Этот состав использовался также  для сигнализации на воде.

31) 66% красный фосфор, 16% калия нитрат, 12% магний, 6% связующее.

Другой состав, не содержащий магний:

32) 50% красный фосфор, 42% кальция  сульфат, 5% бор, 3% связующее (Viton A).

Запатентован состав такого типа:

33) 50-70% кр. фосфор, 15-25% нитрат натрия, 5-25% эпоксидная смола, 0-10% магния, 0-10% нитрат цезия или рубидия (образуют продукты сильно поглощающие в инфракрасной части спектра)

Также находят применение жидкие дымообразующие в-ва (тетрахлориды титана, сурьмы, кремния, хлорсульфоновая кислота и т.д.) - они намного более эффективны чем обычные пиротехнич. дымообразующие смеси. Для морских дымовых сигналов используют горение фосфинов, получающихся взаимодействием фосфидов с водой.

Состав черного дыма:

34) C2Cl6 -60%, мелкодисперсный магний -19%, Нафталин -21% Скорость горения 4мм/сек.

35) KClO3 -50%, техн. антрацен -50% (добавление к этому ДС 10% газогенерирующей добавки состоящей из нитрата аммония - 75-84%, берлинской лазури - 3-7%, идитола - 6-10%, дициандиамида - 6-18%, графита - 0.5-10% увеличивает маскирующую способность на 50%).

36) C2Cl6 -55%, мелкодисперсный магний -19%, антрацен -26%

В таких смесях развиваются более  высокие температуры, чем в маскирующих, при этом происходит не возгонка, а  неполное сгорание нафталина с обр-ием большого кол-ва сажи.

Смесь гексахлорэтана с порошком железа (68:32) горит медленно и мало активно, выделяя при горении бурый дым хлорного железа. Безводное хлорное железо FеСl3 возгоняется уже при 250°С. На воздухе оно жадно поглощает влагу, образуя кристаллогидрат FеСl3 6Н20.

Известен цветной металлохлоридный состав оранжевого дыма:

37) C2Cl6 -48%, магний -16%, Fe2O3-36%.

Для получения цветных сигнальных дымов используют Д.С. содержащие орг. красители (напр. антрахиноновые, азиновые, антреновые, ксантреновые, антрахинововые и др.), способные возгоняться при нагревании. Во избежании значительного разложения красителя такие составы должны иметь пониженную температуру горения, поэтому в кач. горючего используют гл. обр. углеводы (сахар, лактоза, крахмал и др), реже дициандиамид или тиомочевину, а в качестве окислителя - хлорат калия. Для получения требуемых оттенков цвета можно использовать смесь разл. красителей.

Составы цветных дымов обычно содержат:Хлорат калия 30+-10%, углеводы - 20+-5%, краситель - 50+-5%, связующее 0-5%.

38) Литьевой состав: KClO3 -17.3%, нитрат  гуанидина - 25%, красный краситель - 31.8%, глицидиловый эфир пропантриола - 17.2%, глицерин - 6.8%, отвердитель - 1.9%.

В качестве красителей обычно используют:

Синий - индиго, метиленовый голубой.

Желтый - аурамин, с добавкой коричневого красителя хризоидина,

Оранжевый - бензолазо-бета-нафтол (жирорастворимый оранжевый - жироранж),

Красный - Родамин Б, 2-анизидиназо-бета-нафтол (Судан красный), паратонер, ализарин.

Зеленый - смесь красителей аурамина и 1,4-дипаратолуидиноантрахинона или смесь хинизарина зеленого (молекулярный вес 418, растворим в воде с сине-зеленым окрашиванием) с хинолином желтым (молекулярный вес 273, температура плавления 240°C, не растворим в воде) в соотношении 65/35.

В качестве окислителя для таких  смесей могут быть использованы нитраты, однако такие составы отличаются заметно большей температурой и  меньшей скоростью горения и  поэтому требуют использования  наиболее термостойких красителей. Например:

39) Нитрат натрия - 25%, древесные  опилки -35%, родамин - 40%.

40) SrO2-33%, Ba(NO3)2 -5%, BaSO4 -7.5%, кальция резинат - 4.5%, зеленый краситель - 50%.

Цветные Д.С. с неорганическими  красителями:

41) Желтый - Аммония перхлорат - 25%, полибутадиен с карбоксильными  концевыми группами - 15%, иодид свинца - 60% - литьевой состав.

42) Желтый - калия дихромат - 66%, висмута  тетроксид - 20%, магний - 14%.

43) Оранжевый: калия дихромат -35%, свинца диоксид -50%, магний - 15%

44) Коричневый: свинца диоксид -35%, меди оксид -50%, магний - 15%.

45) Розовый: кальция силицид: 37%, калия хромат -9%, калия иодат -55%.

 

8.Осветительные составы

Предназначены для освещения больших  участков местности.

Содержат окислитель NaNO3 или Ba(NO3)2, в американских и английских составах в качестве окислителей часто используют перхлораты, горючее (до 25-65% порошков магния, алюминия, их смесей или сплавов) и орг. связующего, выполняющего также функцию замедлителя горения (смолы, стеарин, олифа, шеллак и др.). В качестве добавочного окислителя могут быть использованы некоторые ВВ. Для повышения световых показателей составов в них часто вводят небольшое количество так называемых пламенных добавок, которые могут увличить светоотдачу на 15-20%. Чаще других для этой цели употребляются негигроскопичные плохо растворимые в воде натриевые соли, например, фтористый натрий, криолит, а также фтористый барий и др. А также технологические добавки (напр. масла, предотвращающие пыление мелкодисперсного металла при пр-ве), катализаторы отверждения связующих, добавки защищающие порошкообразный металл от коррозии и одновременно замедляющие горения (стеариновая к-та, стеараты) и др. При горении образуется яркое белое или желто - белое пламя. Следует отметить, что удельная светосумма составов с магниевым порошком снижается от введения органических веществ гораздо меньше, чем это наблюдается для составов, содержащих алюминиевую пудру или алюминиевый порошок.

Это объясняется, резким увеличением  доли не полностью сгоревшего металла  в рез-те чего наблюдается сильное  форсовое искрение и неполное сгорание металла. В качестве цементатора в алюминесодержащих составах целесообразно использовать серу в кол-вах менее 10%, большие кол-ва снижают световые показатели. Считается, что введение органического связующего в кол-вах более 5-6% в большинстве случаев нецелесообразно. Теплота сгорания ОС 6.3 - 8.4 МДж/кг. Температура горения 2500 - 3000°С. Перед смешением компоненты тщательно измельчают, сушат и просеивают, Готовую смесь прессуют в картонные или металлические оболочки, получая цилиндрические шашки диаметром 20 - 500 мм. Готовый осветит. элемент представляет собой оболочку, в которую помимо основного О.С. запрессовывают воспламенительный состав. Наметилась тенденция выполнять оболочку факелов литьем с использованием маловязких синтетических смол.

Скорость горения запрессованных О.С. составляет 0.5 - 2 мм/с для крупных  изделий и до 10 мм/с для пистолетных  звездок. Скорость горения также зависит от степени уплотнения заряда и давления окружающей среды. Используются ОС в осветительных ракетах, бомбах, снарядах, патронах и т.п.

Применение в качестве окислителя NaNO3 считается более целесообразным в плане большей светоотдачи  чем Ba(NO3)2, однако NaNO3 более гигроскопичен. В целом Ba(NO3)2 содержат более старые составы.

Например:

1) Ba(NO3)2 -61%, алюминий -22%, сера-13%, BaF2-4%.

2) Ba(NO3)2 -57%, Магний - 28.5%, алюминий -6.5%, парафин-8%.

3) Ba(NO3)2 -76%, Алюминий (пудра)-8%, Алюминий (порошок)-10%, сера -4%, вазелин-2%.ъ

4) Ba(NO3)2 -66%, Магний - 30%, шеллак -4%.

5) Ba(NO3)2 -38%, нитрат стронция- 7%. Магний - 52%, льняное масло -3% (Нитрат бария дает в пламени зеленоватый, а нитрат стронция - розовый оттенки. При совместном использовании этих окислителей оттенки взаимно уничтожаются и получается белый свет).

6) NaNO3 -50%, Магний -30%, монтанвоск -10%, оксалат натрия -10%.

7) NaNO3 -48%, Магний -45%, связующее (ламинак) -7%.

NaNO3 -37.5+-2%, Магний -58+-2%, связующее (ламинак) -4.5+-0.5%.

8) KClO4 -50%, алюминий - 36%, сера-14%.

9) KClO4 -64.7%, магний - 12.8%, канифоль-7.8%, оксалат  натрия -14.7%.

10) NaNO3 -37%, Магний -24%, сплав магния  и алюминия (50:50), перхлорат лития  -5.0% связующее (полибутадиен) -5%. Уд. светосумма 64000 кд.с/г. Скорость горения 2.8мм/сек.

В качестве дополнительного окислителя могут быть использованы нитросоединения, напр. из патентов известен такой состав:

11) Нитраты щел. металлов - 50-60%, динитротолуол - 13-15%, магний - 20-28%, нитроцеллюлоза - 4-8%. В данном случае нитроцеллюлоза пластифицированная динитротолуолом также играет роль и связующего.

Во время второй мировой войны  немцами были разработаны осветительные  составы в которых в качестве окислителя использовались сульфаты. По-видимому это было вызвано острой нехваткой нитратов во время войны:

12) магний-алюминиевый сплав - 41%, нитрат натрия -11%, сульфат кальция  -32%, вода - 1%, кальция карбонат -15%.

13) магний - 40%, нитрат натрия - 13%, сульфат  кальция -40%, вода - 7%. Вода добавлялась  в готовую смесь для связывания  алебастра в гипс.

Осветительный состав времен 2 мир. Войны, горящий под водой:

14) магний - 16%, алюминий - 12%, нитрат  бария - 32%, сульфат бария -40%. В  качестве связующего использовали 8ч льняного масла и 1ч оксида марганца на 100ч смеси.

Для улучшения технологичности  могут быть использованы самоотверждающиеся осветительные смеси, заряды из которых можно изготавливать литьем в специальные формы и отверждение полимерного связующего при обычной или повышенной темп-ре. Это обеспечивает также лучшую эластичность заряда и сопротивляемость разл. разрушениям. Напр:

15) NaNO3 - 28-38%, Магний -54-62%, связующее  (полисилоксан) - 3-15%, отвердитель- 0.3-1.5%.

16) NaClO4 -40-44%, Магний - 40-48%, связующее  (полиэфирная смола + глицидилметакрилат + этилендиметилакрилат) 12-17%. Напр.

NaClO4 - 42%, Магний - 42%, полиэфирная смола  -7.75%, глицидилметакрилат 7.75% + этилендиметилакрилат- 0.5%. удельная светосумма 50500 кд.с/г

17) NaClO4 -33%, Магний - 17%, связующее (сополимер  стирола и продукт конденсации  пропиленгликоля, малеинового и фталевого ангидридов - т.н. ламинак) - 28%, полиэфирная смола (продукт конденсации диэтиленгликоля и адипиновой к-ты) - 17%, отвердитель- 1%, пластификаторы и стабилизаторы 4%.

 

9.Сигнальные составы

Сигнальные составы - пиротехнич. составы, образующие при горении цветное пламя или дым. Различают огневые и дымовые С.С. Огневые С.С. содержат горючее (порошкообразный металл или орг. в-во), окислитель (нитраты стронция, бария, натрия, перхлораты калия, аммония, и др.), связующее (фенольные, эпоксидные, полиэфирные смолы, идитол, асфальт, каучуки) и интенсификатор свечения (хлороорганические в-ва, ПВХ, криолит Na3AlF6). Характерный цвет пламени дают галогениды соответствующих металлов, образующиеся при горении. Эти соли способны диссоциировать при температурах выше 1000°С, в результате чего в пламени наблюдается линейчатый спектр паров металлов. Введение в составы большого кол-ва порошков металлов (магний и алюминий) сильно увеличивает яркость пламени, но вместе с тем ухудшает его цветность. Связующие-цементаторы по-возможности должны гореть бесцветным пламенем, чтобы не ухудшать окраску пламени. Этим свойством обладают орг. в-ва, содержащие более 50% кислорода и сера, а также гексаметилентетрамин и метальдегид, однако они не обладают цементирующими св-вами.

Наиболее употребительной системой сигнализации является трехцветная  с применением красного, желтого (при необходимости заменяется белым) и зеленого огней, реже используют пятицветную систему сигнализации с добавлением белого и синего цветов, однако различимость цветов из больших расстояниях в этом случае становится недостаточно надежной. Среди сильных излучателей в какой-либо части спектра можно отметить натрий (желтый), литий (красный), таллий (зеленый), индий (синий). Однако излучение таллия и индия не используются из-за деффицитности соединений этих металлов, в меньшей степени это относится к соед. Лития.

Поэтому на практике красными излучателями как правило являются атомы стронция, зеленого -бария. В зависимости от температуры и состава продуктов  горения соли меди могут излучать как зеленым так и синим  цветом.

Скорость горения обычных сигнальных звездок составляет 3-6мм/сек.

Например:

красное пламя:

1) нитрат стронция 52%, магний 20%, ПВХ  15%, орг. связующее (моностирол)-13%(катализатор полимеризации SnCl4)

2) KСlO3 -60%, оксалат стронция -25%, идитол-15%,

3) 35-07: Sr(NO3)2 66%, магний 14%, ГХБ 14%, идитол сф-0112А 6% Скорость горения 1.4мм/c, уд светосумма 450 кд с/г, чистота цвета 86%.

4) 35-02: Sr(NO3)2 59%, магний 15%, ПВХ 20%, канифоль 4.5%, масло 1.5%. Скорость горения 1.1мм/c, уд светосумма 1800 кд с/г, чистота цвета 96%.

5) Sr(NO3)2 56ч, перхлорат калия 20ч, нитрат натрия 3ч, сера 20ч, асфальт 2ч, техн. Добавка - диз. Топливо 1ч.

6) 35-01: Sr(NO3)2 60%, магний 17%, ПВХ 16%, резольная смола сф-340А 7%. Скорость горения 1.9мм/c, уд светосумма 4100 кд с/г, чистота цвета 90%.

7) Sr(NO3)2 53.6%, магний 30.4%, ПВХ 16%.