RU2479560C1 - Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition - Google Patents
Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479560C1 RU2479560C1 RU2011135116/05A RU2011135116A RU2479560C1 RU 2479560 C1 RU2479560 C1 RU 2479560C1 RU 2011135116/05 A RU2011135116/05 A RU 2011135116/05A RU 2011135116 A RU2011135116 A RU 2011135116A RU 2479560 C1 RU2479560 C1 RU 2479560C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- graphite oxide
- boron
- fluorine
- gel
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- LIQLLTGUOSHGKY-UHFFFAOYSA-N [B].[F] Chemical compound [B].[F] LIQLLTGUOSHGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 abstract 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- RIBZKUGJXKYHLR-UHFFFAOYSA-N [B].FOF Chemical compound [B].FOF RIBZKUGJXKYHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- KNSWNNXPAWSACI-UHFFFAOYSA-N chlorine pentafluoride Chemical compound FCl(F)(F)(F)F KNSWNNXPAWSACI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ULFHSQLFQYTZLS-UHFFFAOYSA-N difluoroamine Chemical compound FNF ULFHSQLFQYTZLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910017051 nitrogen difluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical compound FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000127 oxygen difluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N trifluorochlorine Chemical compound FCl(F)F JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQXCQTAELHSNAT-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-3-nitro-5-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC(Cl)=CC(C(F)(F)F)=C1 ZQXCQTAELHSNAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- IOXPXHVBWFDRGS-UHFFFAOYSA-N hept-6-enal Chemical compound C=CCCCCC=O IOXPXHVBWFDRGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013521 mastic Substances 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- KELHQGOVULCJSG-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-1-(5-methylfuran-2-yl)ethane-1,2-diamine Chemical group CN(C)C(CN)C1=CC=C(C)O1 KELHQGOVULCJSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000002760 rocket fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Colloid Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения борфторсодержащих композиций, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив.The invention relates to methods for producing boron fluorine-containing compositions that can be used as high-calorie components of energy condensed systems (EX), for example gunpowders, pyrotechnic and explosive compositions, mixed solid rocket fuels.
Известно применение бора и его соединений в качестве энергоемких добавок в ЭКС. В частности, бор входит в пиротехнический состав, содержащий порошок титана, порошок перхлората калия и гексафторалюминат натрия (Пат. РФ №2286325, опубл. 27.10.2006). Пиротехнический состав готовится путем механического перемешивания исходных компонентов в шаровой мельнице. Данный состав обладает следующими характеристиками: удельное газовыделение - 1-3 см2/г, тепловыделение - 413-490 кал/г, температура горения - 1450-1720°С.It is known to use boron and its compounds as energy-intensive additives in ECS. In particular, boron is included in the pyrotechnic composition containing titanium powder, potassium perchlorate powder and sodium hexafluoroaluminate (Pat. RF No. 2286325, publ. 10.27.2006). The pyrotechnic composition is prepared by mechanical mixing of the starting components in a ball mill. This composition has the following characteristics: specific gas evolution - 1-3 cm 2 / g, heat - 413-490 cal / g, combustion temperature - 1450-1720 ° C.
Описан способ приготовления замедляющего пиротехнического состава, содержащего в качестве горючего аморфный бор, в качестве окислителя - монооксид или диоксид титана или их смесь, или в другом варианте - оксид железа (III), или оксид железа (II, III), или их смесь (Пат. РФ №2230053, опубл. 10.06.2004 г.). Способ заключается в следующем.A method is described for preparing a retarding pyrotechnic composition containing amorphous boron as a fuel, as an oxidizing agent is titanium monoxide or dioxide, or a mixture thereof, or in another embodiment, iron (III) oxide or iron oxide (II, III), or a mixture thereof ( Pat. Of the Russian Federation No. 2230053, publ. 06/10/2004). The method is as follows.
Составляющие ингредиенты после дозировки поочередно засыпают в воду до образования вязкой массы, которую перемешивают в течение 20 минут с помощью электромешалки, затем смесь высушивают при 110°С, высушенную смесь дробят, раздробленные фракции просеивают через сито с ячейками от 0,3 до 1 мм, после чего гранулы запрессовывают в стальные трубки замедляющих элементов. Изобретение обеспечивает высокую стабильность горения, в том числе и после длительного хранения в негерметичном состоянии.After dosing, the constituent ingredients are alternately poured into water until a viscous mass is formed, which is stirred for 20 minutes using an electric mixer, then the mixture is dried at 110 ° C, the dried mixture is crushed, the crushed fractions are sieved through a sieve with cells from 0.3 to 1 mm, after which the granules are pressed into the steel tubes of the retarding elements. The invention provides high combustion stability, including after prolonged storage in an unpressurized state.
Описана смесь бора, порошкообразного бериллия, лития или декаборана в качестве высокоэффективного горючего. Известны композиции на основе декаборана или алкилдекаборана, а также твердые продукты, получаемые из декаборана и дихлорэтана с AlCl3 или декаборана и ацетиленовых углеводородов в композиции с различными окислителями в качестве ракетного топлива (Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969, 488 с.).A mixture of boron, powdered beryllium, lithium or decaborane as a highly efficient fuel is described. Known compositions based on decaborane or alkyl decaborane, as well as solid products obtained from decaborane and dichloroethane with AlCl 3 or decaborane and acetylene hydrocarbons in compositions with various oxidizing agents as rocket fuel (Sarner S. Chemistry of rocket fuels. M .: Mir, 1969, 488 p.).
Следует отметить, что использование бора, получаемого по известной технологии магниетермического восстановления борного ангидрида, резко понижает его калорийность за счет высокого содержания в боре примеси магния (до 20%), а недостатком декаборана и его производных, как энергоемких добавок в ЭКС, являются достаточно высокие показатели химической активности, летучести, а также токсичность данных соединений.It should be noted that the use of boron, obtained by the well-known technology of magnetothermal reduction of boric anhydride, sharply reduces its calorific value due to the high content of magnesium impurity in the boron (up to 20%), and the disadvantage of decaborane and its derivatives, as energy-intensive additives in EX, is quite high indicators of chemical activity, volatility, and toxicity of these compounds.
В сравнении со свойствами производных декаборана полиэдрические боргидридные анионы обладают более высокой химической и термической устойчивостью, не являясь при этом токсичными.In comparison with the properties of decaborane derivatives, polyhedral borohydride anions have higher chemical and thermal stability, while not being toxic.
Рассмотренные борсодержащие горючие используются в сочетании с кислородсодержащими окислителями, вследствие чего в качестве продукта сгорания на поверхности горящей частицы боргидридного соединения образуется защитный расплав оксида бора, который затрудняет доступ окислителя к ее внутренним слоям. Результатом является замедление скорости горения и неполнота сгорания боргидридного горючего. Это резко ограничивает применение таких композиций в канальных системах, в том числе в качестве твердого топлива в ракетной технике, поскольку в ходе ее эксплуатации оксид бора может наплавляться на стенки сопла ракетного двигателя, что приводит к его забиванию и выводу из строя.The considered boron-containing fuels are used in combination with oxygen-containing oxidizing agents, as a result of which a protective melt of boron oxide is formed on the surface of the burning particle of the borohydride compound, which makes it difficult for the oxidizing agent to access its inner layers. The result is a slower burning rate and incomplete combustion of the borohydride fuel. This sharply limits the use of such compositions in channel systems, including as solid fuel in rocket technology, since during its operation boron oxide can deposit on the walls of the nozzle of the rocket engine, which leads to its clogging and failure.
Замена кислородсодержащего окислителя (полностью или частично) фторсодержащим окислителем, в частности политетрафторэтиленом формулы (C2F4)n (фторопласт-4), исключает наличие в продуктах сгорания легкоплавкой фазы. При этом повышаются скорость и полнота сгорания боргидридного фрагмента, поскольку горящая поверхность постоянно обновляется за счет улетучивания газообразных BF3 и (BOF)3.Replacing an oxygen-containing oxidizing agent (in whole or in part) with a fluorine-containing oxidizing agent, in particular polytetrafluoroethylene of the formula (C 2 F 4 ) n (fluoroplast-4), eliminates the presence of a low-melting phase in the combustion products. This increases the speed and completeness of combustion of the borohydride fragment, since the burning surface is constantly updated due to the volatilization of gaseous BF 3 and (BOF) 3 .
Известно использование в качестве фторсодержащих окислителей, например, фтора, дифторида кислорода, дифторида азота, трифторида хлора, пентафторида хлора, триоксофторида хлора (Сарнер С. Химия ракетных топлив. М.: Мир, 1969, 488 с.). В этом случае продуктами окисления являются летучие трифторид BF3 или оксофторид бора (BOF)3. Хотя теплота образования (BOF)3 (3,15 ккал/г) имеет промежуточное значение между теплотами образования В2О3 (3,02 ккал/г) и BF3 (3,98 ккал/г), он термически более стабилен, чем каждое из указанных соединений. Кроме того, (BOF)3 не диссоциирует при высоких температурах, что положительно отражается на удельном импульсе.It is known to use fluorine-containing oxidizing agents, for example, fluorine, oxygen difluoride, nitrogen difluoride, chlorine trifluoride, chlorine pentafluoride, chlorine trioxofluoride (Sarner S. Chemistry of rocket fuels. M .: Mir, 1969, 488 p.). In this case, the products of oxidation are volatile BF 3 trifluoride or boron oxofluoride (BOF) 3 . Although the heat of formation (BOF) 3 (3.15 kcal / g) has an intermediate value between the heats of formation of B 2 O 3 (3.02 kcal / g) and BF 3 (3.98 kcal / g), it is thermally more stable. than each of these compounds. In addition, (BOF) 3 does not dissociate at high temperatures, which positively affects the specific impulse.
Недостатком вышеперечисленных фторокислителей является их высокая химическая активность и невозможность их использования в ЭКС, т.к. по агрегатному состоянию перечисленные вещества являются газообразными или жидкими.The disadvantage of the above fluorooxidants is their high chemical activity and the inability to use them in ECS, because according to the state of aggregation, the listed substances are gaseous or liquid.
Описана энергоемкая композиция, представляющая собой интеркалированные соединения оксида графита ОГ с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой Н2В12Н12 (ИСОГ) в качестве энергоемких компонентов ЭКС (Салдин В.И., Цветников А.К., Игнатьева Л.Н., Николенко Ю.М., Бузник В.М. Внутримолекулярные реакции в интеркалированных соединениях оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой при нагревании. Журн. неорг. хим. 2005. Т.50. №9. С.1412-1417).An energy-intensive composition is described, which consists of intercalated compounds of graphite oxide OH with dodecahydro-closo-dodecaborate acid N 2 B 12 H 12 (ASOG) as energy-intensive components of ECS (Saldin V.I., Tsvetnikov A.K., Ignatyeva L.N. , Nikolenko Yu.M., Buznik VM Intramolecular reactions in intercalated compounds of graphite oxide with dodecahydro-closo-dodecaborate acid when heated. Journal of Inorganic Chemistry 2005. T.50. No. 9. P. 1412-1417) .
В результате выполненных авторами исследований было установлено, что образцы интеркалированных соединений оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой с мольным отношением ОГ к Н2В12Н12, равным 1 к (0,1÷0,3), при быстром нагревании, ударе, трении или ином механическом воздействии способны разлагаться взрывным образом, что обеспечивает возможность их использования в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем.As a result of the studies performed by the authors, it was found that samples of intercalated compounds of graphite oxide with dodecahydro-closo-dodecaborate acid with a molar ratio of exhaust gas to H 2 V 12 H 12 equal to 1 k (0.1 ÷ 0.3), with rapid heating, shock, friction, or other mechanical action can decompose explosively, which makes it possible to use them as high-calorie components of energy condensed systems.
В указанном соотношении нижний предел содержания кислоты Н2В12Н12 в ИСОГ ограничен тем, что при значении, меньшем чем 0,1, эффект активности ИСОГ проявляется, а энергоемкость ИСОГ и композита в целом понижается, т.к. в композите содержится недостаточное количество высококалорийного боргидридного горючего. При выходе за верхний предел, равный 0,3, избыточному количеству кислоты Н2В12Н12 не достает ОГ для активного разложения ИСОГ и композита в целом.In the indicated ratio, the lower limit of the content of acid Н 2 В 12 Н 12 in ISOG is limited by the fact that when the value is less than 0.1, the effect of ISOG activity is manifested, and the energy consumption of ISOG and the composite as a whole decreases, because the composite contains an insufficient amount of high-calorie borohydride fuel. When going beyond the upper limit of 0.3, the excess amount of acid H 2 B 12 H 12 does not reach the exhaust gas for the active decomposition of ISOG and the composite as a whole.
В качестве подходящего окислителя может быть взят политетрафторэтилен. Как уже отмечалось, использование политетрафторэтилена исключает наличие в продуктах сгорания легкоплавкой фазы и одновременно повышает скорость и полноту сгорания боргидридного фрагмента за счет обновления горящей поверхности вследствие улетучивания газообразных BF3 и (BOF)3.Polytetrafluoroethylene may be used as a suitable oxidizing agent. As already noted, the use of polytetrafluoroethylene excludes the presence of a fusible phase in the combustion products and at the same time increases the rate and completeness of combustion of the borohydride fragment due to renewal of the burning surface due to the volatilization of gaseous BF 3 and (BOF) 3 .
Предпочтительный размер частиц ультрадисперсного политетрафторэтилена (от 0,01 до 3 мкм), предлагаемого для использования в борфторсодержащей энергоемкой композиции, установлен опытным путем. Частицы УПТФЭ указанного размера существенно легче гидрофилизируются, т.к. увеличивается соотношение поверхность-объем и обеспечивается более тонкое распределение компонентов в смеси, что ускоряет реакцию между компонентами, т.е. повышает активность смеси.The preferred particle size of ultrafine polytetrafluoroethylene (from 0.01 to 3 μm), proposed for use in a boron fluorine-containing energy-intensive composition, has been experimentally established. Particles of UPTFE of the indicated size are significantly easier to hydrophilize, because the surface-volume ratio increases and a finer distribution of the components in the mixture is ensured, which accelerates the reaction between the components, i.e. increases the activity of the mixture.
Минимальное содержание окислителя УПТФЭ в композиции, которое должно обеспечивать перевод бора в (BOF)3 при ее сжигании на воздухе, определяется расчетным путем.The minimum content of UPTFE oxidizing agent in the composition, which should ensure the conversion of boron to (BOF) 3 when it is burned in air, is determined by calculation.
Например, если в качестве ИСОГ взято соединение состава 1 моль ОГ 1/3(H2B12H12), то на 1 моль этого ИСОГ нужно взять 1 моль C2F4 согласно схеме:For example, if a compound with the composition of 1 mol of exhaust gas 1/3 (H 2 B 12 H 12 ) is taken as ISOG, then 1 mol of C 2 F 4 must be taken per 1 mol of this ISOG according to the scheme:
ОГ×1/3H2B12H12+C2F4+О2→4/3(BOF)3.Exhaust gas × 1 / 3H 2 B 12 H 12 + C 2 F 4 + O 2 → 4/3 (BOF) 3 .
Для приготовления такой композиции массовое соотношение компонентов составляет: 42,32% оксида графита (ОГ), 18,69% додекагидро-клозо-додекаборной кислоты и 38,99% ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ).To prepare such a composition, the mass ratio of the components is: 42.32% graphite oxide (OG), 18.69% dodecahydro-closo-dodecaborate acid and 38.99% ultrafine polytetrafluoroethylene (UPTFE).
Наиболее близким аналогом заявляемого способа получения борфторсодержащей энергоемкой композиции является способ приготовления энергоемких композиций, содержащих в качестве горючего алюминий, магний, титан или цирконий, а в качестве окислителя - политетрафторэтилен (Долгобородов А.Ю. и др. Пиротехнические составы на основе механоактивированных смесей металл-окислитель // Материалы III Всероссийской конф. «Энергетические конденсированные системы». Черноголовка. 2006. С.32).The closest analogue of the proposed method for producing a boron fluorine-containing energy-intensive composition is a method for preparing energy-intensive compositions containing aluminum, magnesium, titanium or zirconium as a fuel, and polytetrafluoroethylene as an oxidizing agent (Dolgoborodov A.Yu. et al. Pyrotechnic compositions based on mechanically activated metal- oxidizing agent // Materials of the III All-Russian conference “Condensed energy systems.” Chernogolovka. 2006. P.32).
Согласно описанному способу приготовление смесей металл-окислитель осуществляют путем механоактивационной обработки исходных компонентов в шаровой мельнице. Механоактивационная обработка повышает химическую активность компонентов смеси, способствует уменьшению размеров частиц исходных компонентов и обеспечивает равномерное распределение окислителя и горючего по всему объему материала, в результате чего значительно повышается скорость химических реакций в таких композициях и обеспечивается высокое энерговыделение при их использовании.According to the described method, the preparation of metal-oxidant mixtures is carried out by mechanically activating the treatment of the starting components in a ball mill. Mechanical activation treatment increases the chemical activity of the components of the mixture, helps to reduce the particle size of the starting components and ensures uniform distribution of the oxidizing agent and fuel over the entire volume of the material, as a result of which the rate of chemical reactions in such compositions is significantly increased and high energy release is ensured when using them.
Недостатком данного способа приготовления композиций является опасность взрывного взаимодействия между компонентами смеси в процессе их активации в шаровой мельнице. Кроме того, в процессе интенсивного истирания смесей происходит изнашивание перемалывающих шаров и стенок мельницы, что требует периодической замены шаров и ремонта мельницы. Это также приводит к загрязнению композиций и снижению удельной теплоты их сгорания, поскольку примеси представляют собой железо, легированное молибденом и вольфрамом. Удельная теплота сгорания этих металлов до фторидов ниже, чем у алюминия или магния.The disadvantage of this method of preparing compositions is the danger of explosive interaction between the components of the mixture in the process of their activation in a ball mill. In addition, in the process of intensive abrasion of mixtures, grinding of the grinding balls and the walls of the mill deteriorates, which requires periodic replacement of the balls and repair of the mill. This also leads to contamination of the compositions and a decrease in the specific heat of combustion, since the impurities are iron alloyed with molybdenum and tungsten. The specific heat of combustion of these metals to fluorides is lower than that of aluminum or magnesium.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения борфторсодержащей энергоемкой композиции, обеспечивающим его безопасность, а также исключающим загрязнение композиций за счет использования незагрязняющих методов активационного воздействия на смесь.The problem is solved by the proposed method for producing a boron fluorine-containing energy-consuming composition, ensuring its safety, and also eliminating the contamination of the compositions through the use of non-polluting methods of activation effects on the mixture.
Заявляемый способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции включает последовательное смешение исходных компонентов, в котором сначала к водному гелю, содержащему оксид графита, добавляют ультрадисперсный политетрафторэтилен в предварительно рассчитанном количестве и осуществляют активационное воздействие на смесь механическим способом до полного перехода гидрофобных частиц УПТФЭ с поверхности в объем водного геля, затем к образовавшемуся однородному гелю добавляют раствор додекагидро-клозо-додекаборной кислоты в количестве, обеспечивающем мольное отношение оксида графита к додекагидро-клозо-додекаборной кислоте в смеси, равное 1 к (0,1÷0,3), и перемешивают смесь до однородного состояния, после чего однородный гель сушат до остаточной влажности, определяемой способом дальнейшего использования целевого продукта.The inventive method for producing a boron-fluorine-containing energy-consuming composition includes sequential mixing of the starting components, in which ultrafine polytetrafluoroethylene is added to the aqueous gel containing graphite oxide in a pre-calculated amount and the mixture is activated mechanically until the hydrophobic UPTFE particles completely transfer from the surface to the volume of the aqueous gel then a solution of dodecahydro-closo-dodecaborate acid is added to the resulting homogeneous gel in col a quantity providing a molar ratio of graphite oxide to dodecahydro-closo-dodecaborate acid in the mixture equal to 1 k (0.1 ÷ 0.3), and the mixture is stirred until it is homogeneous, after which the homogeneous gel is dried to a residual moisture determined by the method for further use target product.
Способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции осуществляют с применением активационного воздействия на смесь механическим способом, например, в сверхскоростной мешалке или ультразвуковым воздействием, следующим образом:A method of obtaining a boron-fluorine-containing energy-intensive composition is carried out using an activation effect on the mixture mechanically, for example, in a super-speed mixer or by ultrasonic action, as follows:
- активационным воздействием на смесь водного геля перемешиванием в сверхскоростной мешалке с числом оборотов не менее 20000 об/мин;- the activation effect on the mixture of water gel by stirring in an ultra-high speed mixer with a speed of at least 20,000 rpm;
- активационным воздействием на смесь водного геля ультразвуковым воздействием на смесь с частотой около 22 кГц.- activation action on the mixture of water gel by ultrasonic treatment of the mixture with a frequency of about 22 kHz.
Способ осуществляют следующим образом. Сначала к водному гелю, содержащему оксид графита ОГ, добавляют ультрадисперсный политетрафторэтилен УПТФЭ в рассчитанном предварительно количестве и осуществляют активационное воздействие на смесь оксида графита и ультрадисперсного политетрафторэтилена одним из указанных выше способов.The method is as follows. First, ultrafine UPTFE ultrafine polytetrafluoroethylene is added to the aqueous gel containing graphite oxide OG in a preliminarily calculated amount, and the mixture of graphite oxide and ultrafine polytetrafluoroethylene is activated by one of the above methods.
Активационное воздействие на смесь осуществляют до полного перехода гидрофобных частиц УПТФЭ с поверхности в объем водного геля. Затем к сформировавшемуся однородному гелю приливают раствор кислоты Н2В12Н12 в количестве, обеспечивающем мольное отношение оксида графита к додекагидро-клозо-додекаборной кислоте, равное 1 к (0,1÷0,3), и перемешивают смесь до получения гелеобразного целевого продукта с равномерным распределением в нем компонентов.The activation effect on the mixture is carried out until the hydrophobic UPTFE particles completely transfer from the surface to the volume of the aqueous gel. Then, a solution of acid Н 2 В 12 Н 12 is added to the formed uniform gel in an amount providing a molar ratio of graphite oxide to dodecahydro-closo-dodecaborate acid equal to 1 to (0.1 ÷ 0.3), and the mixture is stirred until a gel-like target is obtained product with a uniform distribution of components in it.
Предлагаемое активационное воздействие, в частности, перемешиванием ее в сверхскоростной мешалке со скоростью не менее 20000 об/мин или ультразвуковым воздействием частотой около 22 кГц позволяет избежать в процессе получения композиции неконтролируемого разложения смеси исходных компонентов, а также промежуточного и целевого продуктов с достижением равномерного распределения компонентов в целевом продукте. В этих условиях перегрев обрабатываемых водных смесей исключается, поскольку вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью, что обеспечивает эффективный отвод тепла, предотвращая вспышки и взрывы.The proposed activation effect, in particular, by mixing it in an ultrahigh-speed mixer at a speed of at least 20,000 rpm or by ultrasonic exposure at a frequency of about 22 kHz, allows to avoid uncontrolled decomposition of the mixture of the starting components, as well as the intermediate and target products, while achieving uniform distribution of the components in the target product. Under these conditions, overheating of the treated water mixtures is excluded, since water has a high heat capacity and thermal conductivity, which provides effective heat dissipation, preventing outbreaks and explosions.
Экспериментально установлено, что скорость перемешивания водного геля ОГ с УПТФЭ в сверхскоростной мешалке должна быть не менее 20000 об/мин. Меньшая скорость не эффективна. Увеличение скорости оборотов в сверхскоростной мешалке может дать более высокий эффект, но в настоящее время это ограничивается существующими техническими возможностями.It was experimentally established that the mixing speed of an aqueous exhaust gas gel with UPTFE in an ultra-high-speed mixer should be at least 20,000 rpm. Slower speed is not effective. An increase in the rotational speed in an ultrahigh-speed mixer can give a higher effect, but at present this is limited by the existing technical capabilities.
При осуществлении воздействия ультразвуком на смесь водного геля ОГ с УПТФЭ достаточна частота около 22 кГц, которая обеспечивает гидрофилизирование частиц УПТФЭ в течение приемлемого промежутка времени.When ultrasonically acting on a mixture of an aqueous OG gel with UPTFE, a frequency of about 22 kHz is sufficient, which provides hydrophilization of UPTFE particles for an acceptable period of time.
Приготовленную таким образом композицию, представляющую собой сметанообразный однородный гель темно-коричневого цвета, сушат до остаточной влажности, которая определяется способом ее дальнейшего использования. Благодаря тому, что гели ОГ образуют достаточно жесткие пространственные структуры, оседание частичек УПТФЭ в образовавшейся однородной композиции не происходит.The composition thus prepared, which is a creamy homogeneous gel of dark brown color, is dried to a residual moisture, which is determined by the method of its further use. Due to the fact that the GO gels form fairly rigid spatial structures, the sedimentation of UPTFE particles in the resulting homogeneous composition does not occur.
Подсушенную до консистенции мастики композицию (80-75% влаги) можно сразу смешивать с остальными компонентами ЭКС, если все они совместимы с водой.The composition dried up to the consistency of mastic (80-75% moisture) can be immediately mixed with the rest of the EX components if they are all compatible with water.
После сушки заявляемой композиции или ЭКС на ее основе до консистенции твердого пластилина (30-25% влаги) ею можно снаряжать требуемые изделия и проводить их окончательное досушивание. ИСОГ после окончательной сушки будут выполнять функцию связующего. Известно, что ОГ образует при высыхании ксерогели, представляющие собой искусственный углерод-кислород-водород, содержащий полимер. В этом случае при использовании ИСОГ отпадает необходимость введения в состав ЭКС полимерного связующего, которое может понижать удельную теплоту сгорания композита.After drying the claimed composition or EX based on it to the consistency of hard plasticine (30-25% moisture), it can equip the required products and carry out their final drying. After final drying, the ISOG will perform the function of a binder. It is known that exhaust gas forms xerogels upon drying, which are artificial carbon-oxygen-hydrogen containing a polymer. In this case, when using ISOG, there is no need to introduce a polymer binder into the composition of the EX, which can reduce the specific heat of combustion of the composite.
Кроме того, такие пластилиноподобные композиции или ЭКС могут быть сформированы в виде нитей, лент, гранул округлой, цилиндрической или иной формы продавливанием через фильеры соответствующей конфигурации и затем окончательно высушены.In addition, such plasticine-like compositions or EX can be formed in the form of filaments, ribbons, round, cylindrical or other granules by pressing through dies of the corresponding configuration and then finally dried.
Для получения композиций ИСОГ-УПТФЭ или ЭКС в виде порошка проводят их сушку до остаточной влажности 15-20%, после чего перемалывают, просеивают через сита и отбирают нужную фракцию.To obtain compositions ISOG-UPTFE or EX in the form of a powder, they are dried to a residual moisture content of 15-20%, after which they are ground, sieved through sieves and the desired fraction is taken.
Таким образом, техническим результатом заявляемого изобретения является получение борфторсодержащей энергоемкой композиции на основе интеркалированных соединений оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой и ультрадисперсного политетрафторэтилена, обеспечивающей высокую активность композиции за счет использования ультрадисперсного политетрафторэтилена с размером частиц от 0,01 до 3 мкм, получаемую предлагаемым способом, исключающим опасность взрывного взаимодействия между компонентами смеси при ее приготовлении и возможность загрязнения композиции при активировании смеси.Thus, the technical result of the claimed invention is to obtain a boron-fluorine-intensive composition based on intercalated compounds of graphite oxide with dodecahydro-closo-dodecaborate acid and ultrafine polytetrafluoroethylene, which provides high activity of the composition through the use of ultrafine polytetrafluoroethylene with a particle size of from 0.01 to 3 μm, obtained the proposed method, eliminating the danger of explosive interaction between the components of the mixture during its preparation and POSSIBILITY compositions contamination when activated mixture.
Дополнительным результатом является расширение ассортимента средств, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем.An additional result is the expansion of the range of products that can be used as high-calorie components of energy condensed systems.
Следует также отметить, что важным с прикладной точки зрения свойством ультрадисперсного политетрафторэтилена в составе борфторсодержащих энергоемких композиций является придание готовым композициям свойства гидрофобности, поскольку интеркалированные соединения оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой особенно гигроскопичны.It should also be noted that from an applied point of view, an important property of ultrafine polytetrafluoroethylene in boron fluorine-containing energy-intensive compositions is to impart hydrophobicity to the finished compositions, since intercalated compounds of graphite oxide with dodecahydro-clososododecobaric acid are especially hygroscopic.
При этом полученные заявляемым способом борфторсодержащие энергоемкие композиции обладают следующими преимуществами перед известными:Moreover, obtained by the claimed method, boron-fluorine-containing energy-intensive compositions have the following advantages over the known:
- отличаются более высокой устойчивостью по сравнению с композициями, в которых в качестве фторокислителей используются неустойчивые на воздухе летучие или жидкие соединения (фтор, дифторид кислорода, дифторид азота, трифторид хлора, пентафторид хлора), а в качестве соединений бора - декаборан и его производные, имеющие достаточно высокое давление паров при комнатной температуре, склонные к гидролизу;- they are characterized by higher stability compared to compositions in which volatile or liquid compounds (fluorine, oxygen difluoride, nitrogen difluoride, chlorine trifluoride, chlorine pentafluoride) are unstable in air as fluoroxidants, and decaboran and its derivatives are used as boron compounds, having a sufficiently high vapor pressure at room temperature, prone to hydrolysis;
- нетоксичностью борфторсодержащих энергоемких композиций в сравнении с композитами, содержащими фтор, дифторид кислорода, дифторид азота, трифторид хлора, пентафторид хлора, а в качестве соединений бора - декаборан и его производные;- non-toxicity of boron fluorine-containing energy-intensive compositions in comparison with composites containing fluorine, oxygen difluoride, nitrogen difluoride, chlorine trifluoride, chlorine pentafluoride, and decaborane and its derivatives as boron compounds;
- более высокой энергоемкостью по сравнению с композициями, содержащими аморфный бор, и более высокой скоростью и полнотой сгорания.- higher energy intensity compared to compositions containing amorphous boron, and a higher speed and completeness of combustion.
Для анализа борфторсодержащей энергоемкой композиции и полученных композитов использованы методы рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии.To analyze the boron-fluorine-containing energy-consuming composition and the resulting composites, the methods of x-ray phase analysis and IR spectroscopy were used.
Рентгенофазовый анализ продукта подтверждает качественный состав композиции. Отражения в области со значениями d=11-12Ǻ относятся к ИСОГ, а ряд отражений (4,91, 2,83, 2,43, 2,19 Ǻ) характеризует УПТФЭ.X-ray phase analysis of the product confirms the qualitative composition. Reflections in the region with values of d = 11-12Ǻ belong to ISOG, and a number of reflections (4.91, 2.83, 2.43, 2.19 Ǻ) characterize UPTFE.
ИК-спектры композиций содержат набор полос поглощения, характеризующих исходные компоненты: ИСОГ - 750, 1080, 1625, 1720, 2480, 3280, 3588 см-1 и УПТФЭ-500, 530, 625, 720 см-1. Это говорит об их вхождении в состав композиции без химических изменений или химического взаимодействия между компонентами, т.е. представляют собой механическую смесь.The IR spectra of the compositions contain a set of absorption bands characterizing the starting components: ISOG - 750, 1080, 1625, 1720, 2480, 3280, 3588 cm-1 and UPTFE-500, 530, 625, 720 cm-1. This suggests that they are included in the composition without chemical changes or chemical interactions between the components, i.e. are a mechanical mixture.
Возможность осуществления изобретения поясняется следующими примерами.The possibility of carrying out the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. К 200 мл водного геля, содержащего 1,34000 г (12,34 мг-моль) ОГ, добавляют 0,74050 г (7,40 мг-моль) УПТФЭ с размерностью частиц от 0,01 до 3 мкм и подвергают смесь ультразвуковому воздействию частотой 22 кГц. Процесс заканчивают при полном переходе гидрофобного УПТФЭ с поверхности в объем смеси. К образовавшемуся однородному гелю приливают 5 мл раствора, содержащего 0,35505 г (2,47 мг-моль) Н2В12Н12 и перемешивают смесь в течение 10 мин, что достаточно для получения однородной смеси. При таком соотношении компонентов композиция соответствует составу 1,0 моль ОГ+0,2 моль H2B12H12+0,6 (C2F4)n. Из этой гелеобразной композиции методом налива сушкой в токе воздуха при температуре 60°С получают твердую пленку с остаточной влажностью 20%. Затем ее разрезают на полоски требуемых размеров и сушат при температуре 60°С или в эксикаторе с Р2О5 до постоянной массы. Получают 2,41585 г продукта, что соответствует выходу 99,2% (незначительные потери связаны с остатками продукта на стенках стакана, в котором проводили ультразвуковое воздействие). При действии открытого пламени на образец композиции он легко вспыхивает и сгорает на воздухе с полным переходом бора боргидридного компонента в газовую фазу в виде оксофторида бора по схеме: ОГ·0,2H2B12H12-0,6C2F4+О2→0,8(BOF)3.Example 1. To 200 ml of an aqueous gel containing 1.34000 g (12.34 mg-mol) of EXHAUST gas, add 0.74050 g (7.40 mg-mol) of UPTFE with a particle size of from 0.01 to 3 μm and subjected a mixture of ultrasonic exposure with a frequency of 22 kHz. The process is completed with the complete transition of hydrophobic UPTFE from the surface to the volume of the mixture. 5 ml of a solution containing 0.35505 g (2.47 mg-mol) of H 2 B 12 H 12 is added to the resulting homogeneous gel and the mixture is stirred for 10 minutes, which is sufficient to obtain a homogeneous mixture. With this ratio of components, the composition corresponds to a composition of 1.0 mol of exhaust gas + 0.2 mol of H 2 B 12 H 12 +0.6 (C 2 F 4 ) n . A solid film with a residual moisture content of 20% is obtained from this gel-like composition by pouring by drying in a stream of air at a temperature of 60 ° C. Then it is cut into strips of the required size and dried at a temperature of 60 ° C or in a desiccator with P 2 O 5 to constant weight. 2.41585 g of product is obtained, which corresponds to a yield of 99.2% (insignificant losses are associated with product residues on the walls of the glass in which the ultrasonic treatment was performed). Under the action of an open flame on a sample of the composition, it easily flares up and burns out in air with a complete transition of boron borohydride component to the gas phase in the form of boron oxofluoride according to the scheme: ОГ · 0.2H 2 B 12 H 12 -0.6C 2 F 4 + О 2 → 0.8 (BOF) 3 .
Пример 2. К 200 мл водного геля, содержащего 1,34000 г (12,34 мг-моль) ОГ, добавляют 0,61710 г (6,17 мг-моль) УПТФЭ и проводят перемешивание смеси ОГ и УПТФЭ в сверхскоростной мешалке при 20000 об/мин до полной гомогенизации смеси. К полученной однородной смеси приливают 5 мл раствора, содержащего 0,26630 г (1,85 мг-моль) H2B12H12, и получают, как подробно описано в примере 1, гелеобразный композит состава ОГ·0,15Н2В12Н12-0,5C2F4. Композит сушат, как описано в примере 1, до остаточной влажности 20% и перемалывают в порошок. После этого проводят досушивание композита в условиях, описанных в примере 1. Получают 2,21220 г сухого композита, что соответствует выходу 99,5%. Небольшой избыток УПТФЭ в данном примере по сравнению со стехиометрией реакции образования оксофторида бора не препятствует вспыхиванию композита и его сгоранию с полным переходом бора боргидридного аниона в оксофторид бора по схеме:Example 2. To 200 ml of an aqueous gel containing 1.34000 g (12.34 mg-mol) of EXHAUST gas, add 0.61710 g (6.17 mg-mol) of UPTFE and mixing the mixture of EXHAUST gas and UPTFE in an ultrafast mixer at 20,000 rpm until complete homogenization of the mixture. 5 ml of a solution containing 0.26630 g (1.85 mg mol) of H 2 B 12 H 12 are poured into the obtained homogeneous mixture, and a gel-like composite of the composition ОГ · 0.15Н 2 В 12 is obtained, as described in detail in Example 1 H 12 -0.5C 2 F 4 . The composite is dried, as described in example 1, to a residual moisture content of 20% and ground into powder. After that, the composite is dried under the conditions described in Example 1. 2.21220 g of a dry composite is obtained, which corresponds to a yield of 99.5%. A small excess of UPTFE in this example, compared with the stoichiometry of the reaction of formation of boron oxofluoride, does not prevent the composite from bursting out and burning with a complete transition of boron borohydride anion to boron oxofluoride according to the scheme
ОГ·0,15H2B12H12-0,45C2F4+О2→0,6(BOF)3.Exhaust gas 0.15H 2 B 12 H 12 -0.45C 2 F 4 + O 2 → 0.6 (BOF) 3 .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135116/05A RU2479560C1 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135116/05A RU2479560C1 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011135116A RU2011135116A (en) | 2013-02-27 |
| RU2479560C1 true RU2479560C1 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=49119987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135116/05A RU2479560C1 (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2479560C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610605C1 (en) * | 2015-11-24 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Energy-rich composition containing boron and fluorine and method of its production |
| RU2640338C1 (en) * | 2017-02-02 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Boron-fluoride-containing energy-intensive composition for energy condensed systems and method of its production |
| RU2694037C1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Boron-containing fluorinated energy-intensive composition and a method for production thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3126305A (en) * | 1964-03-24 | Ignition compositions comprising boron containing salts | ||
| US3184286A (en) * | 1961-02-17 | 1965-05-18 | Du Pont | Cs2b12h12*csno3 product and process for making same |
| US3669020A (en) * | 1970-05-06 | 1972-06-13 | Ordnance Research Inc | Firebomb igniter devices and components therefor |
-
2011
- 2011-08-22 RU RU2011135116/05A patent/RU2479560C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3126305A (en) * | 1964-03-24 | Ignition compositions comprising boron containing salts | ||
| US3184286A (en) * | 1961-02-17 | 1965-05-18 | Du Pont | Cs2b12h12*csno3 product and process for making same |
| US3669020A (en) * | 1970-05-06 | 1972-06-13 | Ordnance Research Inc | Firebomb igniter devices and components therefor |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ДОЛГОБОРОДОВ А.Ю. и др. Пиротехнические составы на основе механоактивированных смесей металл-окислитель // Материалы III Всероссийской конф. «Энергетические конденсированные системы». - Черноголовка, 2006, с.32. * |
| САЛДИН В.И., ЦВЕТНИКОВ А.К., ИГНАТЬЕВА Л.Н., НИКОЛЕНКО Ю.М., БУЗНИК В.М. Внутримолекулярные реакции в интеркалированных соединениях оксида графита с додекагидро-клозо-додекаборной кислотой при нагревании, ж.: Неорг. хим., 2005, т.50, №9, с.1412-1417. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610605C1 (en) * | 2015-11-24 | 2017-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Energy-rich composition containing boron and fluorine and method of its production |
| RU2640338C1 (en) * | 2017-02-02 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Boron-fluoride-containing energy-intensive composition for energy condensed systems and method of its production |
| RU2694037C1 (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-08 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Boron-containing fluorinated energy-intensive composition and a method for production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011135116A (en) | 2013-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Comet et al. | Nanothermites: A short review. Factsheet for experimenters, present and future challenges | |
| Xu et al. | Ignition and combustion of boron particles coated by modified materials with various action mechanisms | |
| Ilunga et al. | The effect of Si–Bi2O3 on the ignition of the Al–CuO thermite | |
| Xu et al. | Tuning the reactivity and energy release rate of I2O5 based ternary thermite systems | |
| US9580364B2 (en) | Mechanically activated metal fuels for energetic material applications | |
| RU2479560C1 (en) | Method of producing boron- and fluorine-containing high-energy composition | |
| Lewis et al. | Chemical dynamics of aluminum nanoparticles in ammonium nitrate and ammonium perchlorate matrices: enhanced reactivity of organically capped aluminum | |
| Zhang et al. | Impacts on combustion behavior of adding nanosized metal oxide to CH3N5-Sr (NO3) 2 propellant | |
| Zhu et al. | The effects of additives on the combustion characteristics of aluminum powder in steam | |
| Cao et al. | Effects of nitroguanidine on the thermal behavior and burning characteristics of 5-amino-1 H-tetrazole-based propellants | |
| Li et al. | A novel nano-thermite system with BiOF as fluorine-containing oxidant for enhanced energy release performance | |
| CN105169614A (en) | Aerosol extinguishant for handheld fire extinguisher and preparation method of aerosol extinguishant | |
| Wang et al. | Synergistic reaction of spherical B/Al/PTFE fuel prepared by confinement-emulsion-templated strategy to achieve high energy and reactivity | |
| Guo et al. | Incorporating fluoropolymer-coated micron-sized aluminum with enhanced reactivity into aluminized explosives to improve their detonation performance | |
| Rohilla et al. | Facile synthesis of rGO/Fe2O3 nanocomposite and its combination with aerosol forming composite for ultra-fast fire extinguishment | |
| Fan et al. | Assessing the ignition and combustion of a kerosene droplet containing boron nanoparticles coated with polydopamine and polyvinylidene fluoride | |
| Yu et al. | High-Energy Composite Fuels with Improved Combustion Efficiency by Using AlH3 Embedded with Al Particles | |
| Su et al. | Significantly different inhibition mechanisms of graphene oxide in laser-ignited combustion of micro and nano CL-20 | |
| CN107537128B (en) | A kind of hot aerosol type fire-extinguishing composite and preparation method thereof | |
| RU2610605C1 (en) | Energy-rich composition containing boron and fluorine and method of its production | |
| Liang et al. | Effect of micron-sized zirconium powder on combustion decomposition behavior of molecular perovskite energetic material DAP-4 | |
| Liang et al. | Preparation and combustion performance of molecular perovskite energetic material DAP-4-based composite with Titanium powder | |
| Rohilla et al. | Factors affecting the burn rate and combustion temperature of fire-extinguishing aerosol-forming composite material | |
| Chen et al. | Study of polyethylene glycol modified boron particles and their combustion characteristics | |
| CN104591933B (en) | Modified carbon powder for preparing sulfur-free micro-smoke environment-friendly propellant |