×
13.06.2019
219.017.81a7

СПОСОБ ФАЗОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ НИТРАТА АММОНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу получения нитрата аммония со структурой, стойкой к изменению температуры. Предложен способ фазовой стабилизации нитрата аммония, включающий введение органического вещества-стабилизатора. Вещество-стабилизатор выбирают из группы азотсодержащих гетероциклов с иминными и карбонильными группами, которое вводят в нитрат аммония в пределах от 4 до 34 мас.% и смешивают, а полученную смесь перетирают в порошок или нагревают до 130-160°С при перемешивании и охлаждают. Изобретение направлено на получение нитрата аммония, стойкого к многократному изменению температуры в диапазоне от -50 до +100°С, что позволяет использовать его, в частности, в газогенерирующих композициях для инфляторов автомобильных мешков безопасности. 6 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способу получения фазовостабилизированного нитрата аммония путем введения в него вещества-стабилизатора, что приводит к повышению стойкости кристаллов нитрата аммония, к изменению температуры в процессе хранения и эксплуатации. Изобретение может быть широко использовано для получения нитрата аммония как компонента различных композиций, в первую очередь, газогенерирующих, например, применяемых для инфляторов автомобильных мешков безопасности. Использование фазовостабилизированного нитрата аммония позволяет предотвратить изменения механической структуры и разрушения кристаллов нитрата аммония, и, следовательно, и композиций на его основе при многолетнем хранении в широком диапазоне температур (от -50 до +100°С).

Известны работы по фазовой стабилизации нитрата аммония, например, путем введения в его состав нитрата калия (A.N.Campbell and J.R.Campbell. Can.J.Res., Sect. В 24, 93-108 (1946), Pat USA 6 073 438 June 13, 2000), соединений никеля и меди (T.Heintz et al. Spherical Ammonium Nitrate for Gas Generators". Airbag-2002, 6th International Symposium and Exhibition on Sophisticated Car Occupant Safety Systems. Karlsruhe, Germany 2002, 26, 1-10), соединений серы в виде сульфата аммония, арилсульфонатов (Сб. «Технология аммиачной селитры» М.: Химия, 1978. С.8-20). Однако при таких способах фазовой стабилизации в продуктах сгорания образуются либо конденсированные вещества (карбонаты, оксиды металлов), создающие задымленность в салоне, либо токсичные оксиды серы. Чтобы избежать этого недостатка, стабилизаторы нитрата аммония не должны содержать других элементов помимо C, H, N и О.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ фазовой стабилизации нитрата аммония путем получения твердого раствора нитрата аммония с формиатом аммония или сокристаллизата (Lempert D.B. et al. Ammonium nitrate cocristallites as a way to eliminate phase transitions in ammonia nitrate. Airbag-2004, 7th International Symposium and Exhibition on Sophisticated Car Occupant Safety Systems. Karlsruhe, Germany 2004, 44, 1-4), однако такие препараты могут эксплуатироваться лишь при температуре до +80-90°С, что сильно ограничивает возможность их использования.

Задачей настоящего изобретения является фазовая стабилизация нитрата аммония, позволяющая получить вещество, стойкое к многократному изменению температуры в диапазоне от -30 до +100°С. Такие требования предъявляются к компонентам газогенерирующих композиций для инфляторов автомобильных мешков безопасности, каковым является нитрат аммония.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе фазовой стабилизации нитрата аммония используется метод, который включает:

- Смешение нитрата аммония с веществом из группы азотсодержащих гетероциклов, содержащих иминные и карбонильные группы (например, мочевая кислота, гуанин, барбитуровая кислота) при содержании вещества-стабилизатора в смеси от 4 до 34%;

- Перетирание полученной смеси в порошок или нагрев до 130-160°С при перемешивании с последующим охлаждением.

Введение вещества-стабилизатора в количестве ниже 4% часто не приводит к положительному эффекту, а введение в количестве выше 34% нерационально.

Для собственно фазовой стабилизации нитрата аммония обычно достаточно 4-10% вещества-стабилизатора, но поскольку вещества-стабилизаторы являются горючими компонентами и могут быть успешно использованы и в этом качестве, то их можно вводить в нитрат аммония в таком количестве, чтобы смесь нитрат аммония+вещество-стабилизатор по элементному составу были близки к брутто-формуле CaHbNdO(2a+0.5b), т.е. при общем содержании вещества-стабилизатора от 12 до 35% (например, в случае мочевой кислоты как стабилизатора это соответствует 18.9% последней в смеси) в зависимости от его элементного состава.

Сущность изобретения: для фазовой стабилизации нитрата аммония в качестве вещества-стабилизатора применяют органические соединения, содержащие в одной молекуле азотистый гетероцикл, карбонильную и иминную группы (например, мочевую кислоту, гуанин, барбитуровую кислоту) и смесь нитрата аммония с веществом-стабилизатором подвергается предварительной термической обработке с последующим охлаждением или перетиранием смеси вещества-стабилизатора с нитратом аммония.

Кристаллическая решетка чистого нитрата аммония претерпевает три фазовых перехода в диапазоне температур от -50 до +100°С (переход V-IV при -17°С, IV-III - при +32°С, III-II при +82°С) и поскольку каждый из этих переходов сопровождается изменением объема, то в процессе долговременного хранения нитрата аммония и смесей на его основе при широком варьировании температуры хранения, как это, например, имеет место в автомобильных мешках безопасности, разрушается структура материала вплоть до полного рассыпания таблеток, при этом непредсказуемо изменяются основные эксплуатационные свойства, например скорость и полнота горения.

В ходе лабораторных экспериментов были проведены множественные исследования различными методами, в том числе рентгеноструктурным анализом и методом ДТА.

Сущность изобретения характеризуется представленными примерами.

Пример 1. Смесь нитрата аммония с 5% в смеси (это соотношение НА:стабилизатор=19:1) мочевой кислоты (2,4,8-триокипурин, C5H4N4O3 - содержит шести- и пятичленный N-гетероцикл и по три карбонильные и иминные группы) нагревают до 170°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Показано, что отсутствуют фазовые переходы V-IV, IV-III, III-II. Обнаружены только два фазовых перехода IV-II при 47°С и II-I при 117. При испытании прессованной при 9340 кГ/см2 таблетки образца диаметром 6 мм и высотой 6 мм путем циклического многократного изменения температуры от 20 до 100°С таблетка не рассыпается. (Для сравнения, необработанный НА имеет четыре фазовых перехода в диапазоне температур -50 - +125°С и при описанном выше испытании таблетка разрушается после второго или третьего цикла).

Пример 2. Все, как описано в примере 1, но взято 10% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=9:1) и смесь нагревали при перемешивании до 150°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 3. Все, как описано в примере 1, но взято 4% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=24:1) и смесь нагревали при перемешивании до 150°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 4. Все, как описано в примере 1, но взято 3% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=33:1) и смесь нагревали при перемешивании до 150°С. Результат отрицательный, т.е. не обнаружено стабилизации.

Пример 5. Все, как описано в примере 1, но взято 15% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=5.67:1) и смесь нагревали при перемешивании до 150°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 6. Все, как описано в примере 1, но взято 19% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=4.26:1) и смесь нагревали при перемешивании до 160°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 7. Все, как описано в примере 1, но взято 29.6% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=2.38:1) и смесь нагревали при перемешивании до 140°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 8. Все, как описано в примере 1, но взято 34.4% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=1.9:1) и смесь нагревали при перемешивании до 140°С. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 9. Смесь нитрата аммония с 29.6% мочевой кислоты в смеси (т.е. соотношение НА:стабилизатор=2.38:1), перетирали в порошок в ступке. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 10. Смесь нитрата аммония с 14.1% в смеси (это соотношение НА:стабилизатор=6:1) гуанина (2-амино-4-оксипурин, С5Н5N5О, содержит шести- и пятичленный N-гетероцикл, три иминные и одну карбонильную группы) нагревают до 170°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 11. Смесь нитрата аммония с 14.1% гуанина (это соотношение НА:стабилизатор=6:1) перетирали в порошок в ступке. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 12. Смесь нитрата аммония с 12.3% (это соотношение НА:стабилизатор=7:1) теофилина (2,6-дигидрокси-1,3-диметилпурин С7Н8N4О2, содержит шести- и пятичленный N-гетероцикл и три иминные и две карбонильные группы) нагревают до 150°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Результат тот же, что и в примере 1, с единственным отличием - на кривой ДТА имеется очень слабый пик в области 82°С.

Пример 13. Смесь нитрата аммония с 18.6% в смеси (это соотношение НА:стабилизатор=4.37:1) барбитуровой кислоты (2,4,4-триоксипиримидин, С4Н4N2O3, содержит шестичленный N-гетероцикл и две иминные и три карбонильные группы) нагревают до 145°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 14. Смесь нитрата аммония с 21.3% (это соотношение НА:стабилизатор=3.7:1) 5-нитроурацила (2,4-диокси-5-нитро-пиримидин, С4Н3N3O4, содержит шестичленный N-гетероцикл и по две иминные и карбонильные группы) нагревают до 130°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Результат тот же, что и в примере 1.

Пример 15. Смесь нитрата аммония с 19.1% в смеси (это соотношение НА:стабилизатор=4.23:1) изоцианурата меламина (С6Н9N9О3, содержит два шестичленных N-гетероцикла и по три иминные и карбонильные группы) нагревают до 145°С при перемешивании, затем охлаждают и растирают в ступке. Результат тот же, что и в примере 12.

Пример 16. Смесь нитрата аммония с 5% мочевой кислоты в смеси, предварительно осушенные, обрабатывали в дальнейшем, как описано в примере 1. Результат тот же, что и в примере 1.

Специальными исследованиями было показано, что причиной фазовой стабилизации описанным способом является следующее: вещество-стабилизатор благодаря кристаллохимическому подобию с нитратом аммония и наличию карбонильных и иминных групп способно воздействовать на электронное состояние нитрат-иона, что, в свою очередь, приводит к изменению фазовых состояний нитрата аммония. Практически все вещества-стабилизаторы с положительным эффектом имеют такое химическое строение, что в них существует кето-енольная таутомерия, т.е. фрагмент -NHCO- может находиться как в кето-форме (-NH-C(O)- с карбонильной группой), так и в енольной форме (-N=C(OH)-), где присутствует гидроксильная группа в соседстве двойной связью.

1.Способфазовойстабилизациинитратааммония,включающийвведениеорганическоговещества-стабилизатора,отличающийсятем,чтовещество-стабилизаторвыбираютизгруппыазотсодержащихгетероцикловсиминнымиикарбонильнымигруппами,котороевводятвнитратаммониявпределахот4до34мас.%исмешивают,аполученнуюсмесьперетираютвпорошокилинагреваютдо130-160°Сприперемешиваниииохлаждают.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуютмочевуюкислоту.23.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуютгуанин.34.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуютбарбитуровуюкислоту.45.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуют5-нитроурацил.56.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуютизоциануратмеламина.67.Способпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествевещества-стабилизатораиспользуюттеофилин.7
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
23.02.2019
№219.016.c727

Уф-фотоприемник на основе органических материалов

Изобретение относится к фотодиодам, чувствительным к ультрафиолетовой области спектра. Сущность изобретения: приемник УФ-излучения с пониженной чувствительностью в видимой области спектра состоит из прозрачного слоя инжекции дырок - анода, нанесенного на твердую прозрачную подложку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002289871
Дата охранного документа: 20.12.2006
01.03.2019
№219.016.cd09

Каталитическая система для димеризации этилена и способ димеризации этилена в 1-бутен

Изобретение относится к области получения высших олефинов, а именно 1-бутена полимеризационной степени чистоты, методом каталитической димеризации этилена. Описана каталитическая система для димеризации этилена в 1-бутен на основе алкоголята титана общей формулы Ti(OR), где R=С-С, триалкила...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002304147
Дата охранного документа: 10.08.2007
11.03.2019
№219.016.d6aa

Способ получения полиолефиновых основ синтетических масел

Изобретение относится к способу получения полиолефиновых основ синтетических масел путем катионной олигомеризации олефинового сырья и может быть использовано в нефтехимической промышленности. Разработанный способ содержит стадии подготовки олефинового сырья, приготовления и дозирования в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287552
Дата охранного документа: 20.11.2006
13.06.2019
№219.017.81a5

Производные фуллеренов, способ их получения и фотовольтаическое устройство

Изобретение относится к новым производным фуллеренов, содержащих органические амины и атомы водорода, присоединенные к молекуле фуллерена С по 6,6-двойным связям, общей формулы CH(RRN), где R=CHCH, R=СНСН, n=4 (тетра(дибензиламино-гидро)[60]фуллерен), R=CH, R=H, n=3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002287483
Дата охранного документа: 20.11.2006
Показаны записи 1-10 из 17.
10.11.2013
№216.012.7e79

Способ добычи метана из придонных залежей твердых гидратов

Изобретение относится к области разработки придонных газогидратных месторождений. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет уменьшения подвода энергии извне. Сущность изобретения: способ характеризуется тем, что с водной поверхности до придонной залежи гидрата метана опускают трубу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498050
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.06.2014
№216.012.cf9b

Способ увода отделившейся части ступени ракеты-носителя с орбиты полезной нагрузки и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), разгонным блокам и могут быть использованы при запуске двигательных установок (ДУ), когда остатки запасов жидкого топлива малы и не превышают 3% от начальной заправки. В способе увода отделяющейся...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518918
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.09.2015
№216.013.7a05

Способ повышения эффективности ракеты космического назначения с маршевым жрд

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ повышения эффективности ракет космического назначения (РКН) с маршевыми жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) основан на использовании невыработанных жидких остатков компонентов ракетного топлива (КРТ) в баках отделяющихся частей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562826
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.02.2016
№216.014.cf9e

Способ регенерации молибденсодержащего катализатора гидроконверсии

Изобретение относится к способу регенерации молибденсодержащего катализатора из остатков гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья. Способ включает термообработку непревращенного остатка гидроконверсии, выкипающего при температуре выше 520°С и содержащего распределенный ультрадисперсный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575175
Дата охранного документа: 20.02.2016
20.04.2016
№216.015.3601

Головной обтекатель ракеты

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в головных обтекателях (ГО) ракет космического назначения (РКН). ГО для РКН представляет собой трехслойную конструкцию из полимерных композиционных материалов в виде двухстворчатой оболочки переменной кривизны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581636
Дата охранного документа: 20.04.2016
12.01.2017
№217.015.5934

Способ моделирования процесса сжигания продуктов газификации остатков жидких компонентов ракетного топлива и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к моделированию процесса сжигания продуктов газификации неизрасходованных остатков жидких компонентов ракетного топлива в баках отработанной ступени ракеты-носителя. В способе моделирования, включающем введение в экспериментальную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588343
Дата охранного документа: 27.06.2016
13.01.2017
№217.015.8dbb

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отделяющейся части ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике, в частности к моделированию процесса газификации неизрасходованных остатков жидких компонентов ракетного топлива в баках отработанной ступени ракеты-носителя (РН). Общий процесс моделирования разбивают на два этапа. На первом этапе определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605073
Дата охранного документа: 20.12.2016
26.08.2017
№217.015.d921

Способ выделения соединений молибдена из тяжёлых нефтяных остатков

Изобретение относится к переработке тяжелых остатков гидрокрекинга нефти, содержащих молибденовые катализаторы. Способ включает приготовление газопроницаемой шихты путем смешения тяжелых нефтяных остатков с кусковым твердым негорючим материалом и, при необходимости, твердым топливом, загрузку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623541
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.e604

Способ минимизации зон отчуждения отделяемых частей ракет-носителей

Изобретение относится к ракетно-космической технике. В способе минимизации зон отчуждения для отделяемых частей (ОЧ) ракеты-носителя (РН) на этапе предполетной подготовки РН производят расчет параметров движения ОЧ до момента падения их на землю. По результатам расчетов определяют участки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626797
Дата охранного документа: 01.08.2017
29.05.2018
№218.016.55b6

Способ газификации невырабатываемых остатков жидкого кислорода и керосина в баках ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ газификации невырабатываемых остатков жидкого кислорода и керосина в баках ступени ракеты-носителя после выключения маршевого жидкостного ракетного двигателя основан на подаче теплоты в баки с остатками компонентов топлива в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654235
Дата охранного документа: 17.05.2018
+ добавить свой РИД