Эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладных зарядов из смесевого твердого ракетного топлива

Изобретение относится к области ракетной техники и касается эпоксидной литьевой композиции для бронирования канальных и бесканальных вкладных зарядов диаметром 300-700 мм из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки, работающих в широком диапазоне температур. Композиция включает следующее соотношение компонентов, мас.%: 39-42 эпоксидной диановой смолы, 47-51 низковязкой триэтиленгликолевой эпоксидной смолы в качестве модификатора-пластификатора, 6,48-10,80 метафенилендиамина в качестве ароматического диамина, 1,44-3,00 полиэтиленполиамина в качестве алифатического амина. Ароматический и алифатический амины взяты в массовом соотношении 4,5:1. Изобретение позволяет получить композицию с улучшенными технологическими, механическими и адгезионными свойствами. 2 табл.

 

Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной композиции для бронирования вкладных зарядов диаметром 300-700 мм из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки, работающих в широком диапазоне температур.

Известна эпоксидная композиция на основе эпоксидной диановой смолы, например, по авт. свид. №732329 от 31.01.78 RU Сибирского филиала НИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева. Данная композиция не может быть использована для бронирования зарядов из ТРТ методом заливки, т.к. не обладает необходимыми технологическими свойствами.

Известна эпоксидная композиция (патент RU №2247133 от 14.04.2003 г), содержащая эпоксидную диановую смолу, модифицированную алифатической смолой на основе диэтиленгликоля или дибутилфталатом, отвердитель полиэтиленполиамин. Данная эпоксидная композиция разработана для приклейки разнородных деталей, имеет высокие прочностные характеристики, но обладает низкой живучестью и текучестью. Для решения проблемы необходим состав с низкой вязкостью, хорошей текучестью, достаточно высокой живучестью при температуре (15-35)°C (не менее 3 часов) и высокой эластичностью в интервале температур от минус 50°C до плюс 50°C (от 2 до 100%).

В кратком энциклопедическом словаре «Энергетические конденсированные системы» под ред. Академика Б.П.Жукова стр.69-70 описаны бронирующие составы для вкладных зарядов ТРТ-прототип. Известная композиция включает эпоксидную диановую смолу и низкомолекулярный каучук в качестве модификатора-пластификатора. Несмотря на пригодность для бронирования и скрепления зарядов с камерой ракетного двигателя известными бронирующими составами, они непригодны для заливки крупногабаритных изделий диаметром до 700 мм и не обеспечивают адгезионной прочности к топливам на основе связующих олигодиенуретанэпоксида, тиокола, нитроэфиров и простых полиэфиров типа полифурита.

Предложенная нами эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладных зарядов из смесевого твердого ракетного топлива обладает значительно низкой вязкостью и отличается от известной тем, что в качестве модификатора-пластификатора содержит низковязкую триэтиленгликолевую эпоксидную смолу и дополнительно аминный отвердитель - сочетание метафенилендиамина с полиэтиленполиамином в массовом соотношении 4,5:1.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка эпоксидной литьевой композиции для бронирования методом заливки под вакуумом канальных и бесканальных вкладных зарядов диаметром 300-700 мм из смесевого твердого ракетного топлива на основе связующих олигодиенуретанэпоксидов, тиокола, нитроэфиров и простых полиэфиров, обладающей улучшенными технологическими, механическими и адгезионными свойствами.

Для компоновки и создания новой эпоксидной композиции были выбраны эпоксидная диановая смола марки ЭД-16 и низковязкая триэтиленгликолевая эпоксидная смола, отверждаемые сочетанием ароматического диамина (метафенилендиамина) с алифатическим амином (полиэтиленполиамином), взятых в массовом соотношении 4,5:1. Триэтиленгликолевая эпоксидная смола является продуктом этерификации триметилолпропана с эпихлоргидрином и выполняет одновременно функции пластификатора и модификатора.

При сочетании эпоксидной диановой смолы с низковязкой триэтиленгликолевой эпоксидной смолой образуется однородная система, отверждаемая одним и тем же агентом (амином). Выбранная система отверждения в виде сочетания метафенилендиамина с полиэтиленполиамином, взятых в массовом соотношении 4,5:1, обеспечила сохранение вязкости в течение времени, необходимого для бронирования вкладных зарядов из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки. Низковязкая алифатическая эпоксидная триэтиленгликолевая смола благодаря своей природе и низкой вязкости играет роль активного разбавителя эпоксидной диановой смолы, реагирует с отвердителями аминного типа и способствует образованию более гибких цепей полимера и придает отвержденной композиции эластические свойства в пределах заданных требованиями конструкторской документации.

Неотвержденная эпоксидная литьевая композиция обладает приемлемой вязкостью и живучестью и обеспечивает качественное бронирование вкладных зарядов методом заливки.

Технический результат достигается путем использования эпоксидной диановой смолы марки ЭД-16, а в качестве модификатора - пластификатора низковязкой триэтиленгликолевой эпоксидной смолы ТЭГ-17 и дополнительно аминного отвердителя в виде сочетания ароматического диамина метафенилендиамина с алифатическим диамином полиэтиленполиамином в массовом соотношении 4,5:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- эпоксидная диановая смола ЭД-16 ГОСТ 10587-84	39-42
- низковязкая триэтиленгликолевая эпоксидная смола
ТЭГ-17 ТУ 225-027-00203306-97	47-51
- метафенилендиамин ГОСТ 5826-78	6,48-10,80
- полиэтиленполиамин ТУ 2413-357-00203447-99	1,44-3,00

Данную эпоксидную композицию готовят в обычных смесителях, снабженных системой обогрева и вакуумирования следующим образом:

загружают ЭД-16 и ТЭГ-17 и перемешивают при температуре (50-60)°C в течение 120 минут под абсолютным давлением не более 20 мм рт. ст., затем смесь охлаждают до (30-40)°C и вводят МФДА и ПЭПА с последующим перемешиванием и вакуумированием в течение 20-30 минут при температуре (30-40)°C в течение 120 минут под абсолютным давлением не более 20 мм рт. ст. Готовый состав подается из смесителя в отвакуумированную при абсолютном давлении не более 20 мм рт. ст. оснастку для заливки под вакуумом.

Использование в эпоксидной композиции низковязкой триэтиленгликолевой эпоксидной смолы ТЭГ-17 позволяет улучшить ее механические и технологические свойства, а отверждение данной системы сочетанием ароматического диамина (метафенилендиамина) с алифатическим амином (полиэтиленполиамином), взятых в массовом соотношении 4,5:1, позволяет обеспечить живучесть эпоксидной композиции в пределах 3-4 часов, необходимую при заливке состава под вакуумом в процессе бронирования зарядов. Отверждение предлагаемой эпоксидной композиции производят при температуре 35°C в течение 4 суток.

В табл.1 приведена рецептура предлагаемой эпоксидной литьевой композиции.

В табл.2 приведены свойства предлагаемой эпоксидной литьевой композиции.

Таблица 1 Рецептура предлагаемой эпоксидной литьевой композиции
Наименование компонента	Содержание компонентов, вес.%
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
Эпоксидная диановая смола марки ЭД-16	40,00	42,00	41,08	39,80	39,60	41,00	39,00
Низковязкая триэтиленгликолевая эпоксидная смола	49,0	49,2	51,0	47,0	48,5	48,0	50,55
Полиэтиленполиамин (ПЭПА)	2,0	1,60	1,44	2,4	3,0	2,0	1,9
Метафенилендиамин (МФДА)	9,0	7,2	6,48	10,8	8,9	9,0	8,55

Таблица 2 Свойства предлагаемой эпоксидной литьевой композиции
Наименование показателя	Значение показателя
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
1. Прочность при растяжении, кгс/см2
при Т = плюс 20°С	59,2	67,6	63,0	68,0	74,0	66,0	63,0
Т = плюс 50°С	20,0	21,6	26,0	28,0	28,0	24,0	22,0
Т = минус 50°С	928	696	766	724	760	794	940
2. Относительное удлинение при растяжении, %
при Т = плюс 20°С	74,2	99,9	103,0	107,2	52,8	61,4	57,9
Т = плюс 50°С	40,0	42,7	36,4	38,0	42,6	44,3	36,1
Т = минус 50°С	3,5	3,1	2,8	2,4	2,7	2,8	3,4

Продолжение таблицы 2
Наименование показателя	Значение показателя
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
3. Модуль упругости при растяжении, кгс/см2
при Т = плюс 20°С	1600	900	1863	1950	1750	1450	1840
Т = плюс 50°С	590	48	47	43	90	78	79
Т = минус 50°С	30100	29400	29250	28300	29100	29950	30000
4. Вязкость, Па·с
при Т = плюс 30°С	18	20	15	16	15	18	16
Т = плюс 40°С	11	12	10	11	10	11	10
5. Живучесть, ч при Т = плюс 40°С	3,00	3,75	4,00	3,00	3,25	3,50	3,25

Из данных, представленных в табл.2, видно, что предлагаемая эпоксидная литьевая композиция обладает высокими механическими и эластическими характеристиками в широком диапазоне температур от плюс 50°C до минус 50°C, а также низкой вязкостью в пределах 15-20 Па·с при температуре 30°C и 10-12 Па·с при температуре 40°C, позволяющей обеспечить качественную заливку вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива.

Компоненты, входящие в эпоксидную литьевую композицию, выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса.

Предлагаемая эпоксидная литьевая композиция имеет следующие преимущества:

- обладает удовлетворительными технологическими и механическими свойствами (требуемая вязкость, жизнеспособность);

- широкий диапазон эксплуатации (от плюс 50°C до минус 50°C);

- высокие эластические свойства;

- обеспечивает получение качественных зарядов;

- обеспечивает необходимый уровень эксплуатационных характеристик бронированных вкладных зарядов в широком диапазоне температур.

Предлагаемая эпоксидная литьевая композиция испытана при бронировании вкладных зарядов из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки под вакуумом на опытном химическом заводе при ФГУП «НИИПМ».

Эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладных зарядов из смесевого твердого ракетного топлива, включающая эпоксидную диановую смолу и модификатор-пластификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора-пластификатора содержит низковязкую триэтиленгликолевую эпоксидную смолу, дополнительно аминный отвердитель в виде сочетания ароматического диамина метафенилендиамина с алифатическим амином полиэтиленполиамином в массовом соотношении 4,5:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Эпоксидная диановая смола ЭД-16	39-42
Низковязкая триэтиленгликолевая
эпоксидная смола	47-51
Метафенилендиамин	6,48-10,80
Полиэтиленполиамин	1,44-3,00