DE4002157A1

DE4002157A1 - Polymergebundene energetische Materialien

Info

Publication number: DE4002157A1
Application number: DE4002157A
Authority: DE
Inventors: Deirdre Cumbran Gwent Hallam; Ronald Edward Dr. Gwent Hollands; Pauline Pamela Jayne Luton Holes
Original assignee: BAE Systems PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1989-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 2005-05-19
Also published as: SE9000266D0; GB8901573D0; FR2854889B1; FR2854889A1; GB2365005A; CA2008418A1; US6833037B1; CA2008418C; GB2365005B; GB9001501D0; AU774892B1

Abstract

Thermoplastgebundenes energetisches Material, bestehend aus einer Komponente A in Form eines energetischen Füllstoffs und einer Komponente B in Form eines polymeren Binders für den energetischen Füllstoff, wobei das Gewichtsverhältnis von Komponente A zu Komponente B im Bereich von 1 : 10 bis 199 : 1 liegt und die Komponente B ihrerseits aus einem innigen Gemisch aus einem Bestandteil 1 in Form eines Copolymers aus Äthyl und Vinylacetat und einem Bestandteil 2 in Form eines Copolymers aus Butadien und Acrylonitril besteht, wobei das Gewichtsverhältnis von Bestandteil 1 zu Bestandteil 2 in der Komponente B im Bereich von 1 : 10 bis 10 : 1 liegt.

Description

Die Erfindung betrifft polymergebundene energetische Materialien.
Polymergebundene energetische Materialien, die ein energetisches Füllmaterial enthalten, üblicherweise in Form eines festen kristallinen Pulvers, und die durch einen polymeren Binder zu einer verfestigten Masse mit geeigneten mechanischen Eigenschaften und Unempfindlichkeiten geformt sind, sind bekannt und finden in einer Vielfalt von militärischen und zivilen Anwendungsgebieten Verwendung. Solche Materialien werden in verschiedenen Zusammensetzungen beispielsweise als Sprengstoffe zum Sprengen, Schweißen, Detonieren, als Schneidladungen und Munitionsfüllungen, als Treibmittel für Geschütze und Raketen, als Gasgeneratoren und als Pyrotechnika verwendet.
In polymergebundenen energetischen Materialien verwendete Binder müssen unter anderem mit den anderen Bestandteilen des Materials verträglich und zusammen mit den anderen Bestandteilen in geeigneter Weise unter Formgebung in die für die verschiedenen Anwendungsfälle geforderten zweckmäßigen Formen verarbeitbar sein.
Polymere Binder können allgemein in chemisch abgebundene Materialien und in thermoplastische Materialien eingeteilt werden. Bei chemisch abgebundenen Materialien, beispielsweise wärmeaushärtenden Harzen, erhält man die gewünschte polymere Struktur durch chemische Reaktion zwischen verschiedenen Komponenten.
Die miteinander reagierenden Komponenten werden normalerweise während der Herstellung des Endproduktmaterials zusammengebracht, beispielsweise wenn das Material durch Gießen, Pressen oder Extrudieren geformt wird. Die Abbindezeit kann länger dauern und demzufolge kostspielig sein, und es kann auch schwierig sein, die betreffende chemische Reaktion zu steuern.
Thermoplastische Binder ermöglichen die Verarbeitung von sie enthaltenden energetischen Materialien bei erhöhten Temperaturen, gewöhnlich außerhalb des Einsatztemperaturbereichs des Endprodukts, ergeben aber dann im abgekühlten Zustand formstabile Blätter, Stäbe, Zylinder und andere Formen. Die Formgebung des Endprodukts erfolgt aufgrund von rein physikalischen Veränderungen, die im Binder des Materials stattfinden. Ausschußmaterialien können durch Wiedererwärmen wieder aufgearbeitet werden. Dies ist bei Materialien, die auf chemisch abgebundenen Bindern basieren, normalerweise nicht möglich.
Die Verwendung thermoplastischer Binder in bekannten energetischen Materialien hat in jedem Fall Nachteile gezeigt.

Beispielsweise wird ein bekanntes, in der GB-PS 1 082 641 beschriebenes Material, das nachstehend als "Zusammensetzung A" bezeichnet ist und RDX (1,3,5-Cyclotrimethylen-2,4,6-Trinitramin) als energetischen Füllstoff und ein Gemisch aus Polyisobutylen, Di-(2-Äthylhexyl) Sebacat und Polytetrafluoräthylen als thermoplastischen Binder enthält, in einer Anzahl von militärischen Anwendungsfällen als kunststoffgebundener Sprengstoff eingesetzt, aber dieses bekannte Material weist die Nachteile auf, daß a) es schwierig unter Druck zu formen ist, beispielsweise durch Extruduieren, b) es beim Walzen in Blätter anisotope Eigenschaften hat, und c) beim Deformieren nur ein geringes elastisches Formrückstellvermögen aufweist, um seine ursprüngliche Form wieder einzunehmen.

Es ist bekannt, polymergebundene energetische Materialien wie beispielsweise feste Sprengstoffe und Treibmittel unter Verwendung eines Äthylen-Vinylacetat (EVA)-Copolymers als thermoplastischen Binder herzustellen. Die GB-PS 1 554 636 beschreibt EVA-Copolymere zur Verwendung in Sprengstoffzusammensetzungen, wobei diese Copolymere mit einem Plastifizierungsmittel gemischt werden, um die Temperaturen herabzusetzen, bei denen der Binder verarbeitet werden kann.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß in der in der GB-PS 1 554 636 beschriebenen Weise modifizierte EVA-Copolymere in mehrfacher Hinsicht, insbesondere im Hinblick auf ihre mechanischen Eigenschaften, für eine Verwendung in polymergebundenen energetischen Materialien, wie beispielsweise Sprengstoffen nicht ideal sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues, durch einen thermoplastischen Polymer gebundenes energetisches Material zu schaffen, bei welchem der Polymerbinder speziell im Hinblick auf eine Bewältigung der Probleme ausgewählt ist, die beim Stand der Technik bei bekannten, mit thermoplastischen Polymeren gebundenen energetischen Materialien auftreten.

Gemäß der Erfindung weist ein durch einen thermoplastischen Polymer gebundenes energetischen Material eine Zusammensetzung auf, die enthält:

Komponente A: einen energetischen Füllstoff, und
Komponente B: einen polymeren Binder für den energetischen Füllstoff,

wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente A zur Komponente B in der Zusammensetzung im Bereich von 1 : 10 bis 199 : 1 einschließlich liegt, und wobei die Komponente B ein inniges Gemisch aus Bestandteilen 1 und 2 wie folgt ist:

Bestandteil 1: ein Copolymer aus Äthylen und Vinylacetat,
Bestandteil 2: ein Copolymer aus Butadien und Acrylonitril,

wobei das Gewichtsverhältnis des Bestandteils 1 zum Bestandteil 2 in der Komponente B im Bereich von 1 : 10 bis 10 : 1 einschließlich liegt.

Die Bestandteile 1 und 2 werden nachstehend als "EVA" bzw. "BN" bezeichnet. Die Bezeichnungen "EVA" und "BN" sind dabei so zu verstehen, daß sie Verbindungen einschließen, in welchen andere Einheiten gegebenenfalls mit den Äthylen- und Vinylacetateinheiten einerseits und mit den Butadien- und Acrylonitrileinheiten andererseits copolymerisiert sind. Diese Begriffe sind auch dahingehend zu verstehen, daß sie Copolymere einschließen, die gegebenenfalls vorhandene Substituenten, beispielsweise Halide oder Methylgruppen, in den Äthylen, Venylacetat-, Butadien- und Acrylonitrileinheiten enthalten.

Vorzugsweise liegt der Erweichungspunkt der Komponente B höher als 60°C, vorzugsweise oberhalb 80°C.

Vorzugsweise liegt BN an sich (vor der Zugabe zu den anderen Komponenten) in Form einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von mehr als 50 cst bei einer Temperatur von 20°C und einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 20 000 vor, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 5000. Eine solche Verbindung kann im Verlaufe der Verarbeitung zur Herstellung eines Produkts modifiziert werden.

Das Material nach der Erfindung kann beispielsweise in Form einer verfestigten gummiartigen Masse vorliegen, wobei der energetische Füllstoff, also die Komponente A, vorzugsweise als teilchenförmiger, beispielsweise pulverisierter Feststoff vorliegt und in der Binderkomponente B eingebettet ist.

Die polymergebundenen energetischen Materialien nach der Erfindung ergeben mechanische Eigenschaften, die denen der bekannten Materialien, wie sie in der GB-PS 1 554 636 beschrieben sind, weit überlegen sind. Die Plastifizierungsmittel, die bei den in der GB-PS 1 554 636 beschriebenen polymergebundenen Sprengstoffzusammensetzungen verwendet werden, sind im allgemeinen nichtviskose mobile Flüssigkeiten mit einer Viskosität von weniger als 50 cst, typischerweise von 10 cst bei 20°C, die sich während Temperaturschwankungen während der Lagerung oder im Gebrauch von den Zusammensetzungen absondern können. Dies hat zur Folge, daß die Zusammensetzung mit der Zeit versprödet. Außerdem geben die Plastifizierungsmittel dem Sprengstoff keine befriedigende Haftfähigkeit, was bei manchen Plastifizierungsmittelkonzentrationen zu nutzlosem krümeligem Material führen kann.

Im Gegensatz hierzu bewirken die bei den Zusammensetzungen nach der Erfindung zur Plastifizierung des EVA verwendeten BN-Polymers keine wesentliche Verschlechterung während Lagerung und Gebrauch und geben sowohl dem energetischen Füllstoff als auch dem EVA eine gute Haftung, so daß man Zusmmensetzungen mit verbesserten physikalischen, mechanischen und Alterungseigenschaften enthält.

Die Materialien nach der Erfindung zeigen Verbesserungen gegenüber den Materialien nach der GB-PS 1 082 641 auch insoweit, daß sie im wesentlichen isotope Eigenschaften haben und leichter in die gewünschte Gestalt geformt werden können, beispielsweise durch Walzen, Pressen, Spritzen, Extrudieren oder Gießen, wobei nach einer Deformierung aufgrund des elastischen Formrückstellvermögens die jeweilige Form sich wieder einstellen kann.

In der Komponente B der Materialien nach der Erfindung können gegebenenfalls Additive zusammen mit EVA und BN in dem Gemisch enthalten sein. Beispiele solcher Additive sind Plastifizierungsmittel und Antioxidationsmittel. Beispiele geeigneter, gegebenenfalls vorhandener Additive werden nachstehend angegeben.

Vorzugsweise machen die gegebenfalls vorhandenen Additive insgesamt nicht mehr als 20 Gewichtsprozent aus, normalerweise weniger als 10 Gewichtsprozent der Komponente B.

Die Komponente B kann 25 bis 85 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50 bis 75 Gewichtsprozent EVA und 20 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 25 bis 50 Gewichtsprozent BN enthalten.

Das in der Komponente B enthaltene EVA kann einen Vinylacetat-Gehalt von 25 bis 75 Prozent, vorzugsweise von 33 bis 60 Prozent, insbesondere von 40 bis 45 Prozent haben. Dieser Polymer kann in Form eines Gemisches verschiedener EVA-Verbindungen mit unterschiedlichen Vinylazetat-Gehalten hergestellt werden.

Ein EVA-Copolymer mit 45 Gewichtsprozent Vinylacetat hat sich als besonders zufriedenstellendes Beispiel erwiesen.

Das in der Komponente B vorhandene BN kann einen gebundenen Acrylonitrilgehalt im Bereich von 5 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 10 bis 30 Gewichtsprozent haben. Der in der Komponente B enthaltene BN-Polymer kann durch ein Gemisch von verschiedenen BN-Verbindungen, beispielsweise mit verschiedenen Acrylonitrilgehalten, hergestellt werden.

Der in der Komponente B enthaltene BN-Polymer kann funktionelle Endgruppen haben. Beispielsweise kann dieser Polymer durch Carboxyl, Hydroxy, Amino oder Phenyl abgeschlossen sein. Alternativ dazu kann der Polymer nichtfunktionell abgeschlossen sein.

Polymere, die mit Acrylonitril/Carboxyl abgeschlossene Butadiene aufweisen, können als copolymerisierte Monomereinheiten gegebenenfalls substituierte Alkylketten enthalten, beispielsweise Dimethylen, das gegebenenfalls mit einer Carboxylgruppe substituiert ist.

Mit Carboxyl abgeschlossenes Acrylonitril/Butadien mit einem gebundenen Acrylonitrilgehalt von 26 Gewichtsprozent, einem gebundenen Butadiengehalt von 74 Gewichtsprozent und einem Molekulargewicht von 3200 hat sich als besonders zufriedenstellendes Beispiel erwiesen.

Der energetische Füllstoff und die relativen Anteile der Komponenten in dem energetischen Material hängen natürlich, was für den Fachmann ohne weiteres einsichtig ist, von dem jeweiligen Anwendungsfall ab, in welchem das Material eingesetzt werden soll.

Das energetische Material nach der Erfindung kann beispielsweise ein kunststoffgebundener Sprengstoff sein, in welchem der Binder zwischen 0,5 und 30 Gewichtsprozent und der energetische Füllstoff zwischen 99,5 und 70 Gewichtsprozent ausmacht. Beispiele von energetischen Füllstoffen, die in solchen Materialien enthalten sein können, schließen auch organische Sekundärsprengstoffe ein. Alizyklische Nitramine wie beispielsweise RDX (1,3,5-Cyclotrimethylen-2,4,6,-Trinitramin) und HMX (1,3,5,7-Cyclotetramethylen-2,4,6,8-Tetranitramin) und TATND (Tetranitro-Tetraminodecalin) und Gemische davon sind zur Verwendung als solche organische Füllstoffe zu bevorzugen, aber auch die nachstehenden hochenergetischen organischen Füllstoffe können als hauptsächliche oder untergeordnete energetische Komponente in kunststoffgebundenen Sprengstoffen Verwendung finden: Nitroguanidin, aromatische Nitramine wie beispielsweise Tetryl, Äthylen-Dinitramin, Nitratester wie beispielsweise Nitroglycerin, Butantriol-Trinitrat und PETN (Pentaerythritol-Tetranitrat). Andere nitroaromatische Verbindungen wie beispielsweise Trinitrotoluen (TNT), Triaminobenzol (TATB), Triaminotrinitrobenzol (TATNB) und Hexanitrostilben können ebenfalls verwendet werden. Alternativ dazu ergeben anor ganische Füllstoffe wie beispielsweise Ammoniumnitrat und alkalische Erdmetallsalze geeignete hochexpolosive Materialien. Metallische Brennstoffe wie beispielsweise pulverisiertes Aluminium, Magnesium oder Zirkonium kann zum Anheizen der exothermischen Reaktion bei der Oxidation des energetischen Materials verwendet werden. Der metallische Brennstoff kann bis zu 50 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs ausmachen.

Die energetischen Materialien nach der Erfindung können alternativ auch als Geschoßtreibmittel verwendet werden. In einem solchen Material liegt der Gehalt des energetischen Füllstoffs im allgemeinen im Bereich von 70 bis 90 Gewichtsprozent des Binder/Füllstoff-Gemisches und kann beispielsweise aus Nitroglycerin, RDX und HMX oder einer Kombination davon ausgewählt werden, gegebenenfalls mit anderen hochenergetischen Füllstoffen, wie sie oben aufgelistet sind. Der Binder eines solchen Materials kann zusätzlich zu der oben spezifizierten Mischung ein Zellulosematerial, beispielsweise Nitrozellulose enthalten, das 5 bis 95 Gewichtsprozent, beispielsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent des Binders ausmacht.

Das energetische Material nach der Erfindung kann alternativ ein Gasgeneratormaterial enthalten, beispielsweise für Kraftpatronen für Stellorgane, für Basisverbrennung, verringerten Heckwiderstand, Langstreckenprojektile, und für die Gasstrahlsteuerung für Raketen- und Projektil-Lenksysteme und dgl. Ein solches Material ist ähnlich einem Treibmittel, enthält aber im allgemeinen einen geringeren Gehalt an energetischem Füllstoff, beispielsweise 45 bis 65 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs, gegebenenfalls zusammen mit einem Oberflächenabrandgeschwindigkeits-Inhibitor, beispielsweise Äthylzellulose.

Als Beispiel eines geeigneten Raktentreibmittels nach der Erfindung kann die Treibmittelzusammensetzung als energetischen Füllstoff Ammoniumperchlorat (20 bis 90 Gewichts prozent des energetischen Füllstoffs) zusammen mit Aluminium als Brennstoff (5 bis 50 Gewichtsprozent) des Gemisches mit dem energetischen Füllstoff enthalten, wobei der Binder beispielsweise 5 bis 30 Gewichtsprozent der Zusammensetzung ausmacht.

Das energetische Material nach der Erfindung kann außerdem ein polymergebundenes pyrotechnisches Material sein, das beispielsweise ein anorganisches Nitrat oder Perchlorat von Ammonium, Barium oder Strontium (im Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs), einen metallischen Brennstoff wie beispielsweise Magnesium oder Zirkonium (im Anteil von 5 bis 60 Gewichtsprozent des Füllstoffs) enthält, wobei der Binder 5 bis 30 Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung ausmacht.

Obwohl die Verwendung von nichtviskosen Plastifizierungsmitteln durch Verwendung der polymergebundenen energetischen Materialien nach der Erfindung vermieden werden kann, weil die BN-Polymere einen Plastifizierungseffekt auf das EVA ausüben, können gegebenenfalls nichtviskose Plastifizierungsmittel in niedrigen Konzentrationen bei den Zusammensetzungen nach der Erfindung zugegeben werden, vorzugsweise mit einem Anteil von weniger als 10 Gewichtsprozent des durch Zugabe zur Komponente B hergestellten Binders, beispielsweise um die Binderverarbeitungsfähigkeit zu verbessern.

Beispielsweise können übliche Plastifizierungsmittel, wobei es sich um Dialkylester von Phthalsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure als solche gegebenenfalls vorhandene Plastifizierungsmittel verwendet werden. Beispielsweise kann das Plastifizierungsmittel Dibutylphthalat, Disobutylphthalat, Dimethylglycolphthalat, Dioctyladipat oder Dioctylsebacat aufweisen.

Zusätzlich oder alternativ dazu können energetische Plastifizierungsmittel wie beispielsweise GAP (Glycidylazidpolymer), BDNPA/F (bis-2-Dinitropropylacetal/formal), bis-(2- Fluoro-2,2-Dinitroäthyl)formal, Diäthylenglycol-Dinitrat, Glycerol-Trinitrat, Glycol-Trinitrat, Triäthylenglycerol-Dinitrat, Trimethyloäthan-Trinitrat, Butantriol-Trinitrat, oder 1,2,4-Butantriol-Trinitrat, ebenfalls in einer Konzentration von weniger als 10 Gewichtsprozent des Binders, der durch Zugabe dieser Materialien zur Komponente B gebildet wird, in den Materialien nach der Erfindung Anwendung finden.

Bei dem Material nach der Erfindung können andere Binderpolymere mit der durch die Komponente B hergestellten Zusammensetzung in einer Konzentration von bis zu 45 Gewichtsprozent gemischt werden, und zwar vorzugsweise mit einem Anteil von weniger als 20 Gewichtsprozent des durch die Zugabe erhaltenen Gesamtbinderanteils. Die zusätzlichen Binderpolymere können ein inertes Bindermaterial, ein energetisches Bindermaterial oder ein Gemisch aus inerten und energetischen Bindermaterialien aufweisen.

Beispiele von geeigneten zusätzlichen inerten oder nichtenergetischen Bindermaterialien sind Zellulosematerialien wie beispielsweise die Ester, wie heispielsweise Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyrat, und synthetische Polymere wie beispielsweise Polyurethane, Polyester, Polybutadiene, Polyäthylene, Polyvinylacetat und Mischungen und/oder Copolymere hiervon.

Beispiele von geeigneten energetischen Bindermaterialien sind Nitrozellulose, Polyvinylnitrat, Nitroäthylen, Nitroallyl-Acetat, Nitroäthyl-Acrylat, Nitroäthyl-Methacrylat, Trinitroäthyl-Acrylat, Dinitropropyl-Acrylat, C-Nitropolystyrol und seine Derivate, Polyurethane mit aliphatischen C- und N-Nitrogruppen, Polyester, die aus Dinitrocarboxyl-Säuren und Dinitrodiolen hergestellt sind, und nitrierte Polybutadiene.

Als zusätzliche Binder sind, insbesondere, wenn das Material ein Treibmittel oder ein Gasgeneratorladungsmaterial ist, Zellulosematerialien zu bevorzugen, die 10 bis 40 Gewichtsprozent Nitrozellulose und 10 bis 60 Gewichtsprozent eines inerten Zelluloseesters, beispielsweise Zelluloseacetat oder Zelluloseacetat-Butyrat enthalten.

Als Bestandteil der Binderzusammensetzung können Streckungsmittel zur Verbesserung der Verarbeitungsfähigkeit und Flexibilität des Produkts verwendet werden. Beispielsweise kann schwerflüssiges Paraffin (bis zu 3 Gewichtsprozent der Binderzusammensetzung) in den Bindern Verwendung finden.

Verschiedene bekannte Nebenadditive können auch noch in den Materialien nach der Erfindung zugegeben werden. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Additiven nicht mehr als 10 Gewichtsprozent und wünschenswerterweise weniger als 5 Gewichtsprozent der gesamten energetischen Materialzusammensetzung.

Beispielsweise in Treibmittel- und Gasgeneratorzusammensetzungen können die Additive z.B. einen oder mehrere Stabilisatoren enthalten, beispielsweise Carbamit oder PNMA (Para-Nitromethylanilin), und/oder einen oder mehrere ballistische Modifikatoren, beispielsweise Ruß oder Bleisalze, und/oder einen oder mehrere Flammendämpfer, beispielsweise ein oder mehrere Natrium- oder Kaliumsalze, z.B. Natrium- oder Kaliumsulfat oder -Bicarbonat.

Antioxidationsmittel in einem Anteil von bis zu 1 Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung der energetischen Materialien können in den Materialien nützlich sein. Als geeignetes Antioxidationsmittel hat sich 2,2'-Methylen-Bis(4-Methyl-6-Butyl)Phenol erwiesen.

An sich bekannte Haftmittel, beispielsweise in Konzentrationen bis zu 2 Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung, können zur Verbesserung der Haftung zwischen der Binderkomponente und der energetischen Füllstoffkomponente (Komponenten A und B) in den Materialien nach der Erfindung verwendet werden.

Wenn das energetische Material nach der Erfindung ein kunst stoffgebundener Sprengstoff ist, enthält er vorzugsweise die folgenden Komponenten (jeweils in Gewichtsprozent):
RDX: 80 bis 99,5 Prozent, vorzugsweise etwa 88 Prozent
Binder: 20 bis 0,5 Prozent, vorzugsweise etwa 12 Prozent.

Vorzugsweise enthält der Binder 60 bis 75 Prozent EVA (wobei vorzugsweise mindestens 25 Prozent davon ein Polymer mit einem Gewichtsanteil von 45 Prozent Vinylacetat ist), 25 bis 50 Prozent BN, und 0 bis 1 Prozent Antioxidationsmittel, wobei sich die prozentualen Gesamtanteile (ausschließlich weiterer gegebenenfalls vorhandener Additive) in jedem Fall auf 100 Prozent addieren.

Materialzusammensetzungen nach der Erfindung können mittels an sich bekannter Verfahren zu Fertigprodukten verarbeitet werden. Beispielsweise können für die Herstellung von kunststoffgebundenen Sprengstoffen die Binderbestandteile in einem Mischer bei Temperaturen von 80°C bis 140°C zusammengegeben und miteinander gemischt und anschließend in einem lösungsmittelfreien Verfahren oder in einem Lösungsverfahren zu dem energetischen Füllstoff zugegeben werden.

In einem Lösungsverfahren beispielsweise wird der Binder bei mäßig angehobener Temperatur, beispielsweise 40°C bis 80°C, in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst und der energetische Füllstoff wird anschließend nach Abkühlung auf etwa 20°C in die Lösung eingerührt, so daß sich eine Schlämme ergibt. Diese Schlämme wird dann bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 50°C bis 90°C, vorzugsweise 75°C bis 90°C, unter Vakuum gemischt.

In einem lösungsmittelfreien Verfahren, beispielsweise zur Herstellung kunststoffgebundener Nitramine, wird die erforderliche Menge von vorgetrockneten energetischem Füllstoffmaterial mit Wasser oder einer wässrigen Lösung angefeuchtet und auf erhöhte Temperatur, beispielsweise 80°C bis 100°C erwärmt. Der Binder wird dann zu dem energetischen Füllstoff zugegeben und die Komponenten werden bei dieser Temperatur miteinander vermischt. Irgendwelches in der Zusammensetzung noch verbliebenes Wasser wird unter Vakuum abgezogen.

Nach diesen beiden verschiedenen Verfahrensweisen hergestellte Materialien zeigen keine wahrnehmbaren Unterschiede in ihren Eigenschaften.

Nach den oben beschriebenen Möglichkeiten oder nach anderen an sich bekannten Verfahren hergestellte Materialien können, je nach der Materialzusammensetzung und dem beabsichtigten Verwendungszweck, in an sich bekannter Weise zu Fertigprodukten geformt werden. Beispielsweise kann das Material durch Pressen, Spritzen oder Gießen in die gewünschte Form gebracht werden, beispielsweise zur Verwendung als block- oder blattförmiger Brennstoff oder zur Füllung von Geschossen, Gefechtsköpfen und dgl. Alternativ dazu kann das Material in an sich bekannter Weise in einem Doppelschneckenextruder mit gemeinsam umlaufenden Schnecken extrudiert und anschließend abgekühlt werden. Das letztere Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von Geschoßtreibmittelmaterialien, beispielsweise von stab- oder rohrförmigen Treibmitteln an sich bekannter Querschnittsform.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die energetischen Materialien nach der Erfindung je nach ihrer spezifischen Zusammensetzung und ihren spezifischen Eigenschaften für einen oder mehrere der nachstehenden, an sich bekannten Verwendungszwecke eingesetzt werden können:

I) Sprengung allgemein
II) Sprengschweißen
III) Aktivwaffen
IV) Sprengschnur
V) Scherladungen
VI) Bombenfüllungen
VII) Minenfüllungen
VIII) Granatenfüllungen
IX) Hohlladungsgefechtskopffüllungen
X) Splittergefechtskopffüllungen
XI) Zündverstärkerladungen
XII) Randzündungs- und Detonationsübertragungssysteme
XIII) Geschoßtreibmittel
XIV) Rakentreibmittel
XV) Gasgeneratoren
XVI) Pyrotechnika

Herstellung und Eigenschaften von polymergebundenen energetischen Materialien nach der Erfindung werden nachstehend beispielsweise beschrieben.

Beispiele thermoplastischer Binderzusammensetzungen mit der oben beschriebenen Komponente B zur Verwendung in energetischen Materialien nach der Erfindung wurden gemäß nachstehender Methode A hergestellt:
Methode A:
In einen auf eine Temperatur von 95°C vorgewärmten Mischer wurden die Binderbestandteile in der jeweils zum Erreichen der gewünschten Bindergewichtsanteile im Endprodukt erforderlichen Mengen eingefüllt. Danach begann das Mischen. Während des Mischens wurde der Mischer zur Entgasung der herzustellenden Zusammensetzung evakuiert. Das Mischen wurde etwa 30 Minuten lang durchgeführt, wonach es wieder gestoppt wurde, um die Schaufeln des Mischers abschaben zu können. Danach wurde das Mischen für weitere 90 Minuten forgesetzt, wonach es wieder beendet und der Mischer auf 60°C abgekühlt wurde. Der gemischte Binder wurde dann aus dem Mischer herausgenommen und in geeigneten Behältern gelagert.
Nach der Methode A hergestellte Binderzusammensetzungen wurden zusammen mit RDX enthaltendem energetischem Füllstoff zur Herstellung kunststoffgebundener Sprengstoffe nach der Erfindung verwendet, und zwar gemäß nachfolgender Methode B:
Methode B:
Vorgetrocknetes und gewogenes RDX in pulverisierter Form wurde in einem geeigneten Mischer mit 30 Gewichtsprozent Wasser gemischt, um eine wasserfeuchte RDX-Paste herzustellen. Die erforderliche Gewichtsmenge der Binderzusammensetzung wurde in einen auf 95°C vorgewärmten Mischer eingegeben, wonach die für die verlangte Produktzusammensetzung erforderliche Gewichtsmenge RDX-Paste eingegeben wurde. Dann wurde der Inhalt des Mischers 15 Minuten lang gemischt, wonach der Mischvorgang unterbrochen und die Schaufeln und Wände des Mischers abgeschabt wurden. Danach wurde das Mischen während weiterer 90 Minuten mit jeweiligem Unterbrechen und Abschaben in 30-Minuten-Intervallen forgesetzt. Nach der Gesamtmischdauer von 105 Minuten wurde die Sprengstoffzusammensetzung aus dem Mischer in heißer fließfähiger Form entleert. Sie konnte entweder insgesamt durch Überführung in einen Lagerbehälter gelagert und anschließend abgekühlt oder sofort in gewünschte Formen geformt werden, beispielsweise durch Pressen, Gießen, Walzen, Extrudieren oder Spritzen, je nachdem, mit anschließendem Abkühlen und Lagern.
Nach der Methode A wurde eine Vielfalt von Binderzusammensetzungen unter Verwendung handelsüblicher Bestandteile hergestellt, und die Eigenschaften dieser Binderzusammensetzungen sind nachstehend angegeben:
EVA-Polymere:
Bei den verwendeten Copolymeren handelt es sich um die im Handel unter den nachstehenden Handelsnamen und von den nachstehenden Firmen erhältlichen Materialien:

Elvax 40-W Du Pont Co.

Escorene Ultra 0554000 Esso Chemical Co.

Evatane 33-25 Ato Chemie

Levapren 450P(N) Bayer
Die Eigenschaften dieser Polymere sind in der nachstehenden Tafel 1 zusammengefaßt.
Außer den in Tafel 1 durch die hochgestellten Buchstaben a bis j kenntlich gemachten Fällen wurden die Eigenschaften 2 bis 7 nach bekannten Standardverfahren gemessen, die nachstehend angegeben sind:

Eigenschaft ASTM Nr.

2) D1505

3) 1238

4) E38

5) 2240

6) D638

7) D638
Die Hochbuchstaben e bis j in Tafel 1 bedeuten die nachstehenden Meßbedingungen:
e: 23°C
f: ASTM D792
g: DIN 53479
h: ASTM D1708
i: DIN 53504
j: ASTM 1708 DIN
CTBN-Copolymere:
Mit Carboxyl abgeschlossene Butadien/Acrylonitril(CTBN)-Copolymere wurden aus der von der Firma GF Goodrich Co. kommerziell unter der Handelsmarke "Hycar" erhältlichen Typenreihe die Typen mit den folgenden spezifischen Bezeichnungen
1300X8, 1300X9, 1300X13, 1300X15, 1312
ausgewählt.
Diese Copolymere können durch ihre in nachstehender Tafel 2 angegebenen Strukturformeln dargestellt werden: Tafel 2 – Formeln aus ewählter Hycar-CTBN-Flüssigpolymere
In Tafel 2 ist m = 7 und der gewichtsprozentuale Anteil an gebundenem Acrylonitril (d.h. 100(y/x) pro Einheit von x + y) für jeden Copolymer ist folgendermaßen:

Hycar-Bezeichnung Gebundener Acrylonitril-Gehalt

1300X15 10%

1300X8 18%

1300X13 26%

1300X9 18%
Die nachstehende Tafel 3 gibt verschiedene bekannte Eigenschaften von oben angegebenen CTBN-Copolymeren an.
Antioxidationsmittel:
In einigen nach der Methode A hergestellten Beispielen von Bindern wurde ein Antioxidationsmittel als Binderbestandteil verwendet. Dabei wurde als dieses Antioxidationsmittel die Verbindung 2,2-Methylen-Bis(4-Methyl-6-Butyl)Phenol verwendet.
Binderzusammensetzungen:
Nach der Methode A unter Verwendung von aus EVA-Copolymeren, CTBN-Copolymeren und Antioxidationsmittel, wie oben erläutert, ausgewählten Bestandteilen hergestellte Beispiele von Binderzusammensetzungen sind in der nachstehenden Tafel 4 näher spezifiziert:

Beispiele von Eigenschaften der in Tafel 4 aufgelisteten Binder sind in der nachstehenden Tafel 5 angegeben: Tafel 5: Eigenschaften thermoplaschischer Binder

Binder Nr.	Erweichungspunkt (°C)
B1	67,5
B2	78,0
B3	82,0
B4	88,0
B5	127,5
B6	79,0
B7	79,0
B8	72,5
B9	90,0
B10	78,5
B11	76,5
B12	84,0
B14	69,0
B15	73,0
B16	84,0
B17	84,0
B18	80,0
B19	80,0
B20	90,5

In Tafel 4 wurde der Erweichungspunkt durch die bekannte, in ASTM D36-84 beschriebene Standard-Ring-und-Kugel-Methode gemessen.
Beispiele von Sprengstoffzusammensetzungen nach der Erfindung, die nach der oben angegebenen Methode B unter Verwendung von Binderzusammensetzungen nach Tafel 4 hergestellt wurden, sind in der nachstehenden Tafel 6 näher spezifiziert: Tafel 6: Sprengstoffzusammensetzungen mit thermoplastischen Bindern
In Tafel 6 stellt der angegebene Feststoffanteil jeweils den RDX-Gehalt dar, während der Rest der fertigen Zusammensetzung auf den in jedem Einzelfall angegebenen Binder entfällt.
Als Verwendungsbeispiel der verschiedenen, in Tafel 5 spezifizierten Zusammensetzungen wurden diese verschiedenen Zusammensetzungen durch Extrudieren bei Temperaturen zwischen 80°C und 100°C zu verschiedenen Formkörpern verarbeitet, beispielsweise mit Stab-, Rippen- oder Zickzackprofil. Das Extrudieren läßt sich im allgemeinen leichter als bei Verwendung der oben spezifizierten bekannten Zusammensetzung A bewerkstelligen. Die in Tafel 6 spezifizierten Zusammensetzungen sind außerdem in Folienform ausgewalzt worden und haben sich bei Temperaturen von 25°C, 60°C und 80°C als ausreichend biegsam erwiesen, wobei sie im wesentlichen isotrope mechanische Eigenschaften zeigen und, im Gegensatz zu der oben beschriebenen Zusammensetzung A, ein im wesentlichen vollständiges Wiedereinnehmen der Ursprungsform nach einer Deformation zeigen.
Um ein Beispiel der Variation mechanischer Eigenschaften zwischen den verschiedenen in Tafel 6 spezifizierten Zusammensetzungen aufzuzeigen: die Zusammensetzung E21 ergibt die am meisten flexible weichste Folie, während die Zusammensetzung E22 die am wenigsten flexible zäheste Folie ergibt. Die anderen Beispiele zeigen mechanische Eigenschaften zwischen diesen beiden Extremen.
Sämtliche in Tafel 6 spezifizierte Zusammensetzungen zeigen in Blatt- bzw. Folienform eine Pulverunempfindlichkeit und Stoßunempfindlichkeit, die gleich oder besser als bei der dem Stand der Technik entsprechenden, oben spezifizierten Zusammensetzung A (die herkömmlicherweise bei folienförmigen Sprengstoffen Anwendung findet) ist.
Um die Vorteile der Erfindung näher darzustellen, wurde ein Vergleich der physikalischen Eigenschaften von hier beschriebenen Bindern und Sprengstoffen mit Bezug auf solche nach der GB-PS 1 554 636 durchgeführt.
Drei Sprengstoffzusammensetzungen wurden ausgewählt, um den Bereich der von Zusammensetzungen nach der Erfindung erhältlichen Bereich von Eigenschaften darzustellen, nämlich die vorstehend definierten Zusammensetzungen E13, E14 und E18.
Zusätzlich wurden Sprengstoffe auf der Basis der bekannten, in der GB-PS 1 554 636 beschriebenen Materialien hergestellt. Als dem Stand der Technik entsprechende Materialien wurden mit DOA, DOS und DMGP (wie nachstehend definiert) plastifizierte Zusammensetzungen für den Vergleich verwendet, da diese von den in der GB-PS 1 554 636 beschriebenen Materialien die besten erhältlichen physikalischen Eigenschaften zeigten.
Eine Anzahl von Versuchen wurde durchgeführt, um zunächst die physikalischen Eigenschaften inerter Binder zu vergleichen. Die Zusammensetzungen sind in nachstehender Tafel 7 im einzelnen angegeben. Die in Tafel 7 als DNB2 bezeichnete Zusammensetzung zeigte von allen auf der Gruppe von Materialien nach der GB-PS 1 554 636, die bei dieser Untersuchung verwendet wurden, die besten physikalischen Eigenschaften. Tafel 7: Binderzusammensetzungen
Die physiklalischen Eigenschaften der in Tafel 7 aufgelisteten Binder sind natürlich im Zusammenhang mit den Sprengstoffzusammensetzungen zu sehen, in welchen sie Anwendung finden. Sprengstoffzusammensetzungen sollten bei einer zweckmäßigen Arbeitstemperatur verarbeitbar sein, andererseits aber auch innerhalb des bei Handhabung und Einsatz in Frage kommenden Temperaturbereichs formstabil sein. Sie sollten außerdem dauerhaft und elastisch sein, sowie in geeignetem Maße Festigkeit, Dehnbarkeit und Flexibilität haben. Die nachstehende Tafel 8 zeigt die Veränderung der physikalischen Eigenschaften der betreffenden Binder bei Temperaturänderungen. Tafel 8: Vergleich der Bindereigenschaften bei Temperaturänderung
Wie aus Tafel 8 ersichtlich ist, sind bei 25°C die Zusammensetzungen DNB1 und DNB2 merklich weicher als Binder, die in Zusammensetzungen nach der Erfindung verwendet werden. Die erstere Zusammensetzung DNB1 ist eher steif, es fehlt ihr die Gummiartigkeit und Elastizität der letzteren Zusammensetzung DNB2. Die Zusammensetzung DNB3 weist eine vergleichsweise brauchbare Kegeleindringung auf, unterliegt aber einer übermäßigen Absonderung des DMGP-Plastifizierers, selbst bei normalen Umgebungstemperaturen, und ist sehr klebrig. Bei zunehmender Temperatur erweichen die dem Stand der Technik entsprechenden Materialien schnell und beginnen ihre Formstabilität bei einer Temperatur von etwa 40°C zu verlieren. Sogar die Zusammensetzung DNB3, die festeste der dem Stand der Technik entsprechenden untersuchten Materialien, zeigt einen steilen Anstieg der Kegeleindringung. Ihre Erweichungseigenschaften sind ähnlich denjenigen der Zusammensetzung B19. Obwohl jedoch ihre Weichheit bei Normaltemperatur einen Nachteil darstellt, wurde die Zusammensetzung B19 wegen ihrer ausgezeichneten Flexibilität besonders ausgewählt. Die Zusammensetzung DNB3 ist weder flexibel noch sehr elastisch und zeigt, wie schon erwähnt, eine beträchtliche Absonderung. Die Zusammensetzungen B17 und B21 bleiben bis auf hohe Temperatur fest und elastisch und behalten ausgezeichnete gummiartig flexible Eigenschaften.
Ein Vergleich der Zugeigenschaften ist in nachstehender Tafel 9 angegeben. Tafel 9: Vergleich von Binderzugverhalten
Die Messungen in Tafel 9 wurden entsprechend BS 903, Teil A2, durchgeführt; die Meßtemperatur ist wie angegeben.
Tafel 9 zeigt, daß bei typischen Arbeitstemperaturen inerte Binderzusammensetzungen, wie sie bei den Sprengstoffzusammensetzungen nach der Erfindung verwendet werden, beträchtlich höhere Zugfestigkeit zeigen als die Binder der dem Stand der Technik entsprechenden Materialien, während sie gleichzeitig eine hohe Dehnbarkeit behalten. Die angewendete Meßtechnik ist nicht in der Lage, die Dehnbarkeit über eine spezifische Dehnung hinaus zu quantifizieren (der Grenzwert hängt von der Temperatur ab). Ab qualitative Untersuchungen zeigen, daß inerte Binder, wie sie in den Zusammensetzungen nach der Erfindung verwendet werden, flexibler sind als diejenigen
Der dem Stand Technik entsprechende Binder DNB3 stellt eine Ausnahme dar, da er die höchste Zugfestigkeit bei Normaltemperatur besitzt und eine gute Dehnbarkeit behält. Jedoch ist er verhältnismäßig unflexibel und seine Verwendungsmöglichkeit ist durch die übermäßige Absonderung von Plastifizierungsmittel beschränkt.
Der Gewichtsverlust über einer Alterungsperiode von 6 Monaten von Bindern, die im Zusammenhang mit Zusammensetzungen nach der Erfindung verwendet werden, wurde mit demjenigen von Bindern der bei Zusammensetzungen nach der GB-PS 1 554 636 verwendeten Art verglichen. Der vergleichsweise Gewichtsverlust wurde bei erhöhten Temperaturen gemessen und die Ergebnisse sind in Tafel 10 angegeben. Dies zeigt, daß einige der Binder von Materialien nach der GB-PS 1 554 636 einen beträchtlich größeren Gewichtsverlust zeigen, was von der Absonderung flüssiger Bestandteile herrührt. Tafel 10: Vergleich der Alterungseigenschaften Versuchsdauer – 6 Monate
Bei den in Tafel 10 zusammengefaßten Untersuchungsergebnissen wurden durschnittlich zwei Proben jedes Materials untersucht. Jede der Proben wurde vor dem Wiegen während einer Stunde auf 25°C gehalten.
Von den Bindermaterialien der Gruppe von Zusammensetzungen nach der GB-PS 1 554 636 bietet der Binder DNB2 den besten Kompromiß hinsichtlich Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Flexibilität über einen größeren Temperaturbereich. Jedoch zeigt er einen niedrigeren Erweichungspunkt als Binder, wie sie bei Zusammensetzungen nach der Erfindung Verwendung finden, und neigt bei einer zu niedrigen Temperatur dazu, seine Formstabilität zu verlieren.
Außerdem zeigen Binder, wie sie in Materialien nach der Erfindung verwendet werden, größere Zugfestigkeit und Dehnbarkeit.
Die Qualität des energetischen Produkts, beispielsweise einer Sprengstoffzusammensetzung, unter Verwendung eines gegebenen Binders bestimmt letztendlich den relativen Vorteil einer gegebenen Binderart. Untersuchungen von Sprengstoffzusammensetzungen unter Verwendung von Bindern, die, wie beschrieben, untersucht und in den Tafeln 7 bis 10 aufgelistet sind, zeigen die überragenden Eigenschaften der in Zusammensetzungen nach der Erfindung für die genannten Anwendungsfälle verwendeten Binder. Als Beispiele werden in der nachstehenden Tafel 11 einige Sprengstoffzusammensetzungen vergleichsweise dargestellt.
Tafel 11 Sprengstoffzusammensetzungen
Bemerkenswert ist, daß bei den untersuchten Sprengstoffzusammensetzungen ein Anteil von RDX von 88 Gewichtsprozent vorhanden war. Dies stellt einen üblichen Feststoffanteil in Sprengstoffen dar, wie sie für hier in Rede stehende Anwendungsfälle verlangt werden. Der in der GB-PS 1 545 636 angegebene maximale Feststoffgehalt beträgt 85 Gewichtsprozent; bezüglich der hier untersuchten Sprengstoffe ist in der GB-PS 1 545 636 nicht beschrieben, daß sie mit einem Feststoffanteil von 88% hergestellt werden können. Jedoch sind die dem Stand der Technik entsprechenden untersuchten Materialien hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit weniger günstig, weil die höchsten Feststoffanteile (bis zu etwa 91 Gewichtsprozent) nur mit Materialien nach der Erfindung erzielt werden konnte und solche maximalen Feststoffanteile auch zu einer Maximierung der energetischen Leistungsfähigkeit ausgenutzt werden können.

Eine qualitative Beurteilung wurde anhand von ausgewalzten Folien der beiden verglichenen Materialarten durchgeführt. Die nachstehende Tafel 12 zeigt die erhaltenen Ergebnisse; dies bestätigt die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften der Materialien nach der Erfindung bei Normaltemperatur im Vergleich zu den dem Stand der Technik entsprechenden Materialien. Tafel 12: Qualitativer Vergleich von Sprengstoffzusammensetzungen

Sprengstoff zusammensetzung Nr.	Qualität des blattförmig ausgewalzten Sprengstoffs
E13	weich, dehnfähig, sehr flexibel, in gewissem Maße elastisches Formrückstellvermögen
E14	hart und zäh, flexibel, geringes elastisches Formrückstellvermögen
E18	zäh und fest, jedoch sehr flexibel, in gewissem Maße elastisches Formrückstellvermögen, ausgezeichnete Handhabungseigenschaften
DNE1	weich, glatt und biegsam, geringe Festigkeit, reißt und bricht leicht
DNE2	weich und dehnbar, etwas Flexibilität, neigt aber zur Bröckeligkeit, geringe Festigkeit
DNE3	sehr weich und dehnbar, walzbar und bröckelig, reißt beim Biegen stark

Die Anmerkungen in der rechten Spalte der Tafel 12 gelten für das Prüfungsergebnis von handgewalzten Folien mit einer Dicke von 3 mm bis 5 mm.
Sprengstofffolien aus Materialien nach der Erfindung sind in hohem Maße flexibel und dauerhaft und haben eine gute Dehnbarkeit. Ihre Eigenschaften können im Hinblick auf die jeweiligen Anforderungen im Bereich von Materialien niedriger Festigkeit, aber sehr hoher Dehnbarkeit, bis zu zähen und hochfesten Sprengstoffmaterialien angepaßt werden. Dem Stand der Technik entsprechende Materialien der in der GB-PS 1 554 636 beschriebenen Gruppe neigen zu nur geringer Festigkeit und sind nur ziemlich wenig flexibel und brechen außerdem bei der Handhabung leicht.
In Extrusionsversuchen unter Auswahl optimaler Extrusionsbedingungen für jedes Probematerial ergaben Sprengstoffzusammensetzungen nach der Erfindung schnelle Extrusionsgeschwindigkeiten bei Sprengladungselementen hoher Qualität. Sprengstoffe auf der Basis der dem Stand der Technik entsprechenden Materialien nach der GB-PS 1 554 636 lassen sich nicht leicht extrudieren und die Ergebnisse waren sehr schlecht. Die dem Stand der Technik entsprechenden Materialien DNE1 und DNE2 ergaben brüchige und bröckelige Extrusionsprodukte, die sich bei höherer Temperatur und höherem Druck nur sehr viel langsamer als die Sprengstoffe nach der Erfindung herstellen ließen. Die Zusammensetzung DNE3 führte unerwünschterweise zum Verstopfen der Extrusionsdüse.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß energiereiche Zusammensetzungen nach der Erfindung, insbesondere für Sprengstoffe, für die in Frage kommenden Anwendungen weit günstigere physikalische Eigenschaften als entsprechende Zusammensetzungen der auf dem Stand der Technik basierenden Materialien zeigen, wie sie in der GB-PS 1 554 636 beschrieben sind. Bei diesen letzteren, dem Stand der Technik entsprechenden Zusammensetzungen handelt es sich um bröckelige Materialien verhältnismäßig geringer Festigkeit, die sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Handhabung Schwierigkeiten mit sich bringen. Die Materialien nach der Erfindung sind in hohem Maße flexibel und dehnbar und haben dabei eine annehmbare Zugfestigkeit. Sie lassen sich leicht verarbeiten und die jeweilige Zusammensetzung kann im Hinblick auf die besonderen Anforderungen für hohe Leistung oder bestimmte physikalische Eigenschaften angepaßt werden. Sie können zur Herstellung energiereicher Zusammensetzungen mit höheren Feststoffanteilen verwendet werden und führen dabei zu höheren Energieleistungen.
Die in den nachstehenden Tafeln 13 bis 18 dargestellten Beispiele 1 bis 6 stellen Beispiele von Zusammensetzungen nach der Erfindung für den Einsatz als energiereiche Materialien dar. Tafel 13: Beispiel 1 Gasgeneratormaterial

Bestandteil Gew.-%

RDX 78

Oxamid 10

Binder B17 (wie oben erläutert) 12

Tafel 14: Beispiel 2 Gasgeneratormaterial

Bestandteil Gew.-%

RDX 65

Äthylcellulose 10

Binder B21 25

Tafel 15: Beispiel 3 Geschoßtreibmittel

Bestandteil Gew.-%

RDX 82,0

Nitrocellulose 4,0

CAB (Celluloseacetatbutyrat) 3,5

Carbamit 0,5

Binder B19 10,0

Tafel 16: Beispiel 4 Geschoßtreibmittel

Bestandteil Gew.-%

RDX 82,5

Nitrocellulose 4,0

CAB (Cellulosacetatbutyrat) 3,0

DBP 3,0

Carbamit 0,5

Binder B17 7,0

Tafel 17: Beispiel 5 Füllmaterial für Hohlladungs-Gefechtskopf

Bestandteil Gew.-%

HMX 88

Binder B17 12

Tafel 18: Beispiel 6 Spreng- und Hindernisbeseitigungsmaterial

Bestandteil Gew.-%

RDX 63

Aluminiumpulver 25

Binder B19 12
Beispiel 6 zeigt die Zugabe eines metallischen Brennstoffs zu dem Oxidationsmittel, die in den energetischen Materialien nach der Erfindung verwendet werden. Im allgemeinen kann einem solchen Brennstoff, z.B. Aluminium oder anderes Metallpulver mit einem Anteil bis zu 50 Gewichtsprozent, z.B. einem Anteil von 10 bis 30 Gewichtsprozent der Gesamtzusammesetzung zugegeben werden.

Claims

Thermoplastgebundenes energetisches Material mit einer Zusammensetzung, die aufweist: als Komponente A: einen energetischen Füllstoff und als Komponente B: einen polymeren Binder für den energetischen Füllstoff, wobei das Gewichtsverhältnis der Komponente A zur Komponente B in der Zusammensetzung im Bereich von 1 : 10 bis 199 : 1 liegt, und wobei die Komponente B ein inniges Gemisch aus nachstehenden Bestandteilen 1 und 2 aufweist: Bestandteil 1: ein Copolymer aus Äthylen und Vinylacetat, Bestandteil 2: ein Copolymer aus Butadien und Acrylonitril, wobei das Gewichtsverhältnis von Bestandteil 1 zu Bestandteil 2 in der Komponente B im Bereich von 1 : 10 bis 10 : 1 liegt.
Material nach Anspruch 1, bei welchem der Erweichungspunkt der Komponente B oberhalb 60°C liegt.
Material nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Bestandteil 2 in Form einer Flüssigkeit mit einer Viskosität von, bei einer Temperatur von 20°C gemessen, mehr als 50 cst und einem Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 5000 vorliegt.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form einer verfestigten gummiartigen Masse, deren energetische Füll stoffkbmponente A ein in der Binderkomponente B eingebetteter teilchenförmiger Feststoff ist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das außerdem ein oder mehrere weitere Additive enthält, die insgesamt nicht mehr als 10 Gewichtsprozent der Komponente B ausmachen.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dessen Komponente B den Bestandteil 1 mit einem Anteil von 50 bis 75 Gewichtsprozent und den Bestandteil 2 mit einem Anteil von 25 bis 50 Gewichtsprozent enthält.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Bestandteil 1 der Komponente B einen Vinylacetatgehalt von 33 bis 60% enthält.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Bestandteil 2 der Komponente B einen gebundenen Acrylonitrilgehalt im Bereich von 10 bis 30 Gewichtsprozent enthält.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der Bestandteil 2 der Komponente B ein Gemisch aus verschiedenen Verbindungen mit unterschiedlichen Acrylonitrilgehalten ist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in Form eines kunststoffgebundenen Sprengstoffs, bei welchem der Binder 0,5 bis 30 Gewichtsprozent und der energetische Füllstoff 99,5 bis 70 Gewichtsprozent des Materials ausmacht.
Material nach Anspruch 10, dessen energetischer Füllstoff einen oder mehrere metallische Brennstoffe zum Anheizen der exothermen Reaktion bei der Oxidation des energetischen Materials enthält und der metallische Brennstoff bis zu 50 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs ausmacht.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in Form eines Geschoßtreibmittels, bei welchem der Gehalt des energetischen Füllstoffs im Bereich von 70 bis 90 Gewichtsprozent des Binder/Füllstoff-Gemisches liegt.
Material nach Anspruch 12, dessen Binder zusätzlich zu den Gemisch aus den Bestandteilen 1 und 2 ein Zellulosematerial enthält, das 30 bis 70% des Binders ausmacht.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Form eines Gasgeneratormaterials, das den energetischen Füllstoff mit einem Anteil von 45 bis 65 Gewichtsprozent, gegebenenfalls mit einem Oberflächenabbrandgeschwindigkeits-Inhibitor enthält.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Form eines Raketentreibmittels, bei welchem Ammonium-Perchlorat 20 bis 90 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs ausmacht und zusammen mit Aluminium als Brennstoff vorhanden ist, das 5 bis 50 Gewichtsprozent des Gemisches von Brennstoff und energetischem Füllstoff ausmacht, und bei welchem der Binder 5 bis 30 Gewichtsprozent des Materials ausmacht.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem der energetische Füllstoff ein anorganisches Nitrat oder Perchlorat von Amonium, Barium oder Strontium mit einem Anteil von 20 bis 80 Gewichtsprozent des energetischen Füllstoffs zusammen mit einem 5 bis 60 Gewichtsprozent des Füllstoffs ausmachenden metallischen Brennstoffs enthält und der Binder 5 bis 30 Gewichtsprozent des Materials ausmacht.
Material nach Anspruch 1 in Form eines kunststoffgebundenen Sprengstoffs, der 80 bis 99,5 Gewichtsprozent RDX und 20 bis 0,5 Gewichtsprozent Binder enthält.
Material nach Anspruch 17, bei welchem der Binder den Bestandteil 1, von welchem mindestens 25% ein Polymer mit einem Vinylacetatgehalt von 45 Gewichtsprozent ist, mit einem Anteil von 60 bis 75%, den Bestandteil 2 mit einem Anteil von 25 bis 50% und ein Antioxidationsmittel mit einem Anteil von 0 bis 1% enthält, wobei sich die Prozentsätze (ausschließlich gegebenenfalls vorhandener weiterer Additive) jeweils zu 100% addieren.