DE1109578B

DE1109578B - Gaserzeugende und explosionsfaehige Masse

Info

Publication number: DE1109578B
Application number: DEO7184A
Authority: DE
Inventors: Carl R Fingerhood; Philip G Butts
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1960-01-11
Filing date: 1960-01-11
Publication date: 1961-06-22

Description

Gaserzeugende Massen werden gewöhnlich zum Betreiben von mit Druck angetriebenen mechanischen Vorrichtungen verschiedenartiger Typen, zu denen Raketen gehören, verwendet. Für diesen Zweck sind ziemlich häufig Ammoniumnitratmassen verwendet worden, wobei in allen Fällen verschiedenartige Modifizierungsmittel in das Ammoniumnitrat zwecks Verbesserung der Brauchbarkeit zum Betreiben verschiedenartiger Gaserzeugungsvorrichtungen einverleibt worden sind. Beispielsweise hat man hierfür Ammoniumnitrat-Kautschuk-Mischungen vorgeschlagen. Auch ist der Zusatz von Modifizierungs- und Kühlmitteln zu solchen Treibmitteln bekannt.

Obwohl eine Anzahl solcher Materialien gegenwärtig verwendet wird, ist deren Wirksamkeit und Anpassungsfähigkeit durch eine Anzahl ihnen innewohnender Schwierigkeiten begrenzt. Solche Massen sollten vorzugsweise geringe Flammentemperaturen besitzen, keine oder eine nur geringe Rauchentwicklung aufweisen, innerhalb eines weiten Temperaturbereiches leicht zündbar sein und gasförmige, nicht angreifende Verbrennungsprodukte ergeben. Ferner sollten diese Massen bei erhöhten Temperaturen beständig sein und scharfen Temperaturänderungen ausgesetzt werden können, ohne daß die Eigenschaften der Masse verändert werden. Solche gaserzeugenden Massen müssen auch eine ausreichende physikalische Festigkeit besitzen, damit sie der normalen Handhabung beim Gebrauch widerstehen können. Wenn auch die gegenwärtig verwendeten gaserzeugenden Massen einige dieser Eigenschaften aufweisen, so ist doch bisher noch keine einzige verbrennbare Masse entwickelt worden, die allen Anforderungen entspricht.

Erfindungsgemäß werden daher gaserzeugende Massen vorgeschlagen, die die Nachteile der bisher bekannten Massen nicht mehr aufweisen.

Die Erfindung betrifft eine verdichtete, gaserzeugende und explosionsfähige Masse auf der Basis von Ammoniumnitrat im Gemisch mit einem Kautschukbindemittel und einem ballistischen Modifizierungsmittel, wie Guanidinnitrat, Nitroguanidin, Cyclotrimethylentrinitramin oder 2,4-Dinitrophenoxyäthanol oder einem Gemisch davon, das erfindungsgemäß aus etwa 70 bis 80 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat in innigem Gemisch mit etwa 12 bis 18 Gewichtsprozent des Kautschukbindemittels, etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent Natriumbarbiturat und etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent des ballistischen Modifizierungsmittels besteht.

Zweckmäßig enthält eine solche Masse ferner bis Gaserzeugende und explosionsfähige Masse

Anmelder:

Olin Mathieson Chemical Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, Müchen 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Philip G. Butts, East Alton, 111., und Carl R. Fingerhood, University City, Miss.

(V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

zu etwa 3 Gewichtsprozent Ruß und bis zu etwa 6 Gewichtsprozent Ammoniumoxalat.

Endlich hat sich noch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Kautschukbindemittel aus einem Mischpolymerisat aus Butadien mit Acrylsäure, Acrylsäurenitril, Styrol oder Vinylpyridin besteht.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ammoniumnitratmassen liegen in verdichteter Form vor. Die Bestandteile werden innig miteinander vermischt und dann bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen durch Verformen oder Auspressen unter Druck verdichtet. Beim Verformen der Masse können je nach Zusammensetzung der Masse und der erwünschten Dichte Drücke bis zu 350 kg/cm² und Temperaturen bis zu 100° C verwendet werden. Für diesen Zweck können verschiedenartige gebräuchliche Verformungseinrichtungen verwendet werden. Es ist gefunden worden, daß in einigen Fällen durch Zugeben eines Lösungsmittels für das Kautschukbindemittel das Einverleiben des Bindemittels in die gaserzeugende Masse erleichtert wird. Zu für diesen Zweck geeigneten Lö-

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sungsmitteln gehören Hexan, Heptan, Cyclohexan, Benzol, Petroläther u. dgl.

Es ist gefunden worden, daß die Mengenanteile der verschiedenartigen Bestandteile innerhalb der angegebenen Grenzen gehalten werden müssen, damit eine zufriedenstellende gaserzeugende Masse erhalten wird. Treibmassen, die weniger als etwa 70% Ammoniumnitrat enthalten, liefern z. B. bei der Verbrennung übermäßige und nachteilige Rauchmengen, während Massen, die mehr als etwa 80% Ammoniumnitrat enthalten, wegen übermäßiger Flammentemperaturen für Gaserzeuger nicht geeignet sind.

Gaserzeugende Treibmittel, die weniger als etwa 12°/» des Kautschukbindemittels enthalten, besitzen eine mangelhafte Festigkeit und nachteilige andere physikalische Eigenschaften, wohingegen mehr als etwa 18% des Bindemittels enthaltende Massen einen ungünstigen Sauerstoffausgleich aufweisen. Obwohl mit Acrylsäure modifizierter Polibutadienkau- so tschuk das bevorzugte Bindemittel ist, können auch andere Kautschuke mit ähnlichen Bindemitteleigenschaften, wie Butadien, das mit einem oder mehreren Monomeren mischpolymerisiert worden ist, z. B. mit Acrylsäurenitril, Styrol oder Vinylpyridin, verwendet werden. Ferner können synthetische Kautschuke verwendet werden, die vorwiegend aus Isobutylen und ähnlichen ungesättigten Kohlenwasserstoffen bestehen, die zu kautschukartigen Produkten polymerisiert werden können.

Mengen des ballistischen Modifizierungsmittels von weniger als 2% üben auf die Eigenschaften der gaserzeugenden Masse keinen merklichen Einfluß aus. Obwohl das Modifizierungsmittel in Mengen von mehr als 10% verwendet werden kann, besitzen Massen, die einen derartig erhöhten Mengenanteil des ballistischen Modifizierungsmittels enthalten, gegenüber solchen nur etwa 10% enthaltenden Massen keinen besonderen Vorteil. Die in den vorgeschlagenen gaserzeugenden Massen verwendeten ballistisehen Modifizierungsmittel sind explosionsfähige Verbindungen oder Massen, die zur Regelung der Verbrennungsgeschwindigkeit und zur Erhöhung der Entzündbarkeit der Massen dienen. Zu geeigneten ballistischen Modifizierungsmitteln gehören Guanidinnitrat, Nitroguanidin, Cyclotrimethylentrinitramin, 2,4-Dinitrophenoxyäthanol u. dgl.

Das Natriumbarbiturat dient als Zersetzungskatalysator für das Ammoniumnitrat. Massen, die weniger als 1% dieser Substanz enthalten, liefern keine vorteilhaften Ergebnisse, während bei Erhöhung der Natriumbarbituratmenge auf mehr als etwa 3% keine weiteren Vorteile erzielt werden. Wenn dieses Material in Mengenanteilen wesentlich oberhalb 3% zugegen ist, dient der überschüssige Anteil keinem brauchbaren Zweck, sondern wirkt lediglich als Verdünnungsmittel. Wenn auch die Eigenschaften des Zersetzungskatalysators durch Zugeben kleiner Mengenanteile von Ruß verbessert werden können, so dienen doch Mengen dieses Materials von mehr als 3¹⁰Zo keinem brauchbaren Zweck. Das Kühlmittel, wie Ammoniumoxalat u. dgl., kann in der Masse in Mengen bis zu 6% zugegen sein. Größere Mengenanteile des Kühlmittels würden jedoch die Entzündbarkeit des Materials wesentlich verschlechtern.

Die Erfindung wird durch die in den folgenden Beispielen beschriebenen Ausführungsformen weiter erläutert. Alle Mengenanteile sind Gewichtsteile.

Beispiel I

74 Teile Ammoniumnitrat, 14 Teile eines mit Acrylsäure modifizierten Polybutadienkautschuks, 3 Teile Guanidinnitrat, 2 Teile Natriumbarbiturat, 2 Teile Ruß und 5 Teile Ammoniumoxalat wurden bei Raumtemperatur miteinander vermischt. Nach dem gründlichen Vermischen dieser Materialien wurde das erhaltene Gemisch in Formen gebracht und dort bei einem Druck von 350 kg/cm² und einer Temperatur von 82° C zu zylindrischen Stangen mit einem Außendurchmesser und einer Länge von 14 cm verpreßt, wobei ein im Mittelpunkt angeordnetes und sich durch die Stange erstreckendes Loch mit einem Durchmesser von 2,5 cm vorgesehen wurde. Diese gaserzeugenden Stangen hatten eine Dichte von etwa 0,024 kg je 16,4 cm³ und ein Durchschnittsgewicht von etwa 3,5 kg. Bei der Verbrennung verbrannten sie bei einem Druck von 70 kg/cm² mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 0,19 cm je Sekunde bei einer Flammentemperatur von etwa 112O⁰C.

Beispiel II

72 Teile Ammoniumnitrat, 16 Teile Butadien-Acrylsäurekautschuk, 8 Teile Nitroguanidin, 2 Teile Natriumbarbiturat und 2 Teile Ruß wurden in einen Pfleiderer-Kneter gebracht und bei Raumtemperatur zwecks Herstellung eines einheitlichen Gemisches vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde in Formen gebracht und bei einem Druck von 350 kg/cm² und einer Temperatur von 100⁰C zu Stangen verpreßt, die die gleichen Abmessungen wie die in Beispiel I hergestellten hatten. Diese verformten Massen hatten eine lineare Verbrennungsgeschwindigkeit von etwa 0,216 cm je Sekunde bei einem Druck von 70 kg/cm² und erzeugten eine Flammentemperatur von etwa 118O⁰C.

Wenn auch in den oben beschriebenen Ausführungsformen verdichtete Massen mit einer bestimmten Form und bestimmten Abmessungen beschrieben worden sind, kann selbstverständlich die Form und die Größe solcher Beschickungen weitgehend verändert werden und wird ausschließlich von dem beabsichtigten Verwendungszweck bestimmt. Derartige Massen können ferner mit verschiedenartigen Oberflächeninhibitoren oder Überzügen zwecks Regelung der Verbrennungsgeschwindigkeit, der Entzündbarkeit oder von anderen Eigenschaften versehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verdichtete, gaserzeugende und explosionsfähige Masse auf der Basis von Ammoniumnitrat im Gemisch mit einem Kautschukbindemittel und einem ballistischen Modifizierungsmittel, wie Guanidinnitrat, Nitroguanidin, Cyclotrimethylentrinitramin oder 2,4-Dinitrophenoxyäthanol oder einem Gemisch davon, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus etwa 70 bis 80 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat im innigen Gemisch mit etwa 12 bis 18 Gewichtsprozent des Kautschukbindemittels, etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent Natriumbarbiturat und etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent des ballistischen Modifizierungsmittels besteht.

2. Gaserzeugende, explosionsfähige Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner bis zu etwa 3 Gewichtsprozent Ruß und bis

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zu etwa 6 Gewichtsprozent Ammoniumoxalat ent- säure, Acrylsäurenitril, Styrol oder Vinylpyridin

hält. besteht.

3. Gaserzeugende, explosionsfähige Beschickung

nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge- In Betracht gezogene Druckschriften:

kennzeichnet, daß das Kautschukbindemittel aus 5 Britische Patentschrift Nr. 655 585; einem Mischpolymerisat aus Butadien mit Acryl- schwedische Patentschrift Nr. 134189.

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