Смесевое твердое ракетное топливо


 


Владельцы патента RU 2430902:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к области создания смесевых твердых ракетных топлив, эксплуатируемых в температурном диапазоне от 60 до минус 70°С и применяемых в различных ракетных системах. Смесевое твердое ракетное топливо на основе перхлората аммония содержит полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами, полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами, анилин, пара-аминобензойную кислоту, металлическое горючее - алюминий дисперсный, катализатор отверждения - стеарат цинка, в качестве пластификатора - смесь полидивинилизопренового каучука, ди-(2-этилгексил)-себацината и трибутилфосфата, в качестве модификатора горения - продукт ОСФ, причем соотношение полидивинилизопренового каучука с концевыми эпоксидными группами к полибутадиеновому каучуку с концевыми карбоксильными группами составляет 0,9 моля (5,0…7,1 мас.%) на 0,11…0,2 моля (0,54…1,1 мас.%). Предлагаемый состав топлива обладает улучшенными физико-механическими характеристиками во всем температурном диапазоне и малым временем отверждения. 1 табл.

 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к смесевому твердому ракетному топливу, эксплуатируемому в температурном диапазоне от 60 до минус 70°С и применяемому в ракетных системах ближнего боя, авиации и системах залпового огня.

Из литературы известно, что на физико-механические характеристики (ФМХ) топлива может влиять длительный цикл полимеризации изделий. Существует смесевое твердое топливо пат. США №3087844, кл. 149-199, заявл. 24.07.59, опубл. 30.04.63 на основе полибутадиена с концевыми карбоксильными группами, перхлората аммония, алюминия и др., которое имеет относительные удлинения 10…39%, прочность 4,69…24,8 кгс/см2, модуль упругости 29,9…539 кгс/см2 при температуре минус 40… минус 59°С. Для обеспечения работоспособности заряда для некоторых видов ракетных систем при температуре минус 50°С при выходе ракетного двигателя на режим в условиях напряженно-деформируемого состояния требуется повышенный уровень ФМХ.

Существует твердое ракетное топливо по патенту РФ №2183608 от 08.08.2000, МПК C06B 25/12, на основе полибутадиеннитрильного каучука, обладающее узким температурным диапазоном (минус 50 - плюс 50°С).

Существует твердое ракетное топливо по патенту США №3902935, от 29.01.64, МПК С06D 5/06, из которого видно, что топливо имеет низкие значения ФМХ.

Патент РФ 2170722 от 31.03.2000, опубл. 20.07.2001, МПК С06D 5/06, как наиболее близкий из аналогов, взятый авторами за прототип, имеет относительные удлинения 29,9…47,1%, прочность 9,7…32,5 кгс/см2, модуль упругости 165…900 кгс/см2 при температуре минус 50… минус 70°С, достаточно высокий уровень деформационных характеристик при отрицательных температурах.

Технической задачей изобретения является создание смесевого твердого ракетного топлива с высоким уровнем относительных удлинений как в области положительных (до 60°С), так и отрицательных (до минус 70°С) температур и уменьшенным временем его отверждения.

Технический результат заключается в том, что смесевое твердое ракетное топливо содержит окислитель - перхлорат аммония, полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами, отвердители - полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами, анилин, пара-аминобензойная кислота, пластификаторы - низкомолекулярный полидивинилизопреновый каучук (ПДИ-0), трибутилфосфат (ТБФ), ди-(2-этилгексил)-себацинат (ДОС), катализатор отверждения - цинка стеарат, металлическое горючее - алюминий дисперсный и модификатор горения - продукт ОСФ, используется повышенное содержание полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами по отношению к прототипу, при следующем соотношении, мас.%:

Полидивинилизопреновый каучук с
концевыми эпоксидными группами 5,00-7,10
Полибутадиеновый каучук с
концевыми карбоксильными группами 0,54-1,10
Анилин 0,02-0,08
Пара-аминобензойная кислота 0,01-0,03
Пластификаторы 4,50-6,40
Металлическое горючее 1,00-15,0
Модификатор горения 0,05-3,00
Цинка стеарат 0,01-0,20
Окислитель Остальное

В качестве компонентов используются:

Окислитель - перхлорат аммония по ОСТ В 6-02-62-86.

Полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами по ТУ 003326-86.

Отвердители - полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами по ТУ 00393-99,

анилин по ГОСТ 5819-78,

пара-аминобензойная кислота (п-АБК) по ТУ 6-09-08-1871-86.

Пластификаторы - низкомолекулярный полидивинилизопреновый каучук (ПДИ-0) по ГОСТ 8728-86,

Трибутилфосфат (ТБФ) по ТУ 2435-305-05763458-01,

Ди-(2-этилгексил)-себацинат (ДОС) по ТУ 003215-88.

Катализатор отверждения - цинка стеарат по ТУ 6-09-17-316-96.

Металлическое горючее - алюминий дисперсный по ОСТ В 84-1841-80.

Модификатор горения - продукт ОСФ по ОСТ 6-02-17-78.

Сущность изобретения показана в таблице, где приведены примеры реализации на образцах топлива предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом. Из примеров 2, 3, 4, 5 таблицы видно, что увеличение соотношения полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами 0,54…1,1 мас.%, что соответствует 0,11…0,2 моля, на 5,0…7,1 мас.%, что соответствует 0,9 моля, полидивинилизопренового каучука с концевыми эпоксидными группами по сравнению с прототипом позволяет получить величину относительных удлинений при положительных температурах (20…60°С) с 42,1 до 70,1% и в области отрицательных температур (минус 50…70°С) в пределах с 25,1 до 55,1% и при этом сократить время отверждения топлива на 45 часов (с 105 до 60 часов).

В примере 1 показано, что использование в составе топлива соотношения 0,5 мас.% полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами на 4,9 мас.% полидивинилизопренового каучука с концевыми эпоксидными группами характеризуется большим временем отверждения - 130 ч, при достаточно высоком уровне механических характеристик (относительное удлинение, прочность, модуль упругости).

Примером 6 показано, что использование в составе топлива 1,2 мас.% полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами на 7,2 мас.% полидивинилизопренового каучука с концевыми эпоксидными группами приводит к ухудшению прочностных характеристик при малом времени отверждения - 47 ч.

В примерах 3 и 4 показано, что металлическое горючее - алюминий дисперсный и модификатор горения - продукт ОСФ в заявленных пределах не влияют на уровень механических характеристик и время отверждения состава.

Предлагаемый состав топлива обладает улучшенными ФМХ во всем температурном диапазоне и малым временем отверждения. Топливо испытано в опытных условиях во ФГУП «НИИПМ» с положительными результатами.

Прототип Содержание компонентов, %, и показатели
Компоненты и № пат. примеры реализации составов
характеристики 2170722 1 2 3 4 5 6
Перхлорат аммония остальное 76,90 77,80 84,99 70,98 75,9 76,95
Алюминий дисперсный 0,00-20,0 9,00 9,00 1,0 15,00 9,00 9,00
Полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами 5,03-7,10 4,90 5,00 6,10 6,80 7,10 7,20
Полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами 0,40-0,53 0,50 0,54 0,70 0,70 1,10 1,20
Анилин 0,03-0,08 0,08 0,05 0,07 0,02 0,08 0,07
п-АБК 0,01-0,03 0,02 0,01 0,03 0,03 0,02 0,03
Модификатор горения может быть 3,00 2,90 1,90 0,05 1,00 0,10
Пластификаторы 4,50-6,20 5,50 4,50 5,20 6,40 5,70 5,40
Цинка стеарат 0,00-0,10 0,10 0,20 0,01 0,02 0,10 0,05
Вязкость т/м, П - 5300 3100 3900 4200 3700 5100
Время отверждения при 80°С, час - 130 105 87 68 60 47
Механические характеристики составов
Относительное удлинение, %, при
60°С - - 42,10 - 59,80 57,30 -
50°С 27,80-40,90 34,80 49,70 51,20 62,30 61,80 60,40
20% 32,90-60,40 39,20 58,70 52,90 66,20 70,10 70,90
минус 50°С 29,90-47,10 43,20 46,90 53,30 49,30 55,10 50,20
минус 70°С 17,40-41,80 36,30 25,10 38,30 48,60 52,60 29,80
Прочность топлива, кгс/см2, при
60°С - - 5,10 - 3,90 3,9 -
50°С 1,60-7,80 5,20 6,50 6,00 4,80 4,5 1,90
20°С 2,00-8,50 5,60 6,80 7,00 6,20 5,7 2,10
минус 50°С 9,70-32,50 16,50 32,80 23,00 23,20 15,9 16,10
минус 70°С 22,00-47,0 37,00 41,00 42,80 38,70 47,6 21,30
Модуль упругости, кгс/см2, при
60°С - - 27,10 - 14,00 15,30 -
50°С 18,00-90,00 28,00 31,00 29,00 17,00 19,00 9,00
20°С 20,40-106,00 32,00 39,00 36,00 21,00 28,00 13,00
минус 50°С 165,00-669,00 419,00 382,00 380,00 283,00 223,00 319,00
минус 70°С 468,00-900,00 621,00 577,00 612,00 427,00 535,00 347,00

Смесевое твердое ракетное топливо, включающее окислитель - перхлорат аммония, полидивинилизопреновый каучук с концевыми эпоксидными группами, отвердители - полибутадиеновый каучук с концевыми карбоксильными группами, анилин, парааминобензойная кислота, пластификаторы - полидивинилизопреновый каучук, ди-(2-этилгексил)-себацинат, трибутилфосфат, катализатор отверждения - цинка стеарат, модификатор горения, металлическое горючее - алюминий дисперсный, отличающееся тем, что в качестве модификатора горения используют продукт ОСФ и увеличенное соотношение полибутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами к полидивинилизопреновому каучуку с концевыми эпоксидными группами составляет 0,11…0,2 моля (0,54-1,10 мас.%) на 0,9 моля (5,00-7,10 мас.%) соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полидивинилизопреновый каучук с
концевыми эпоксидными группами 5,00-7,10
Полибутадиеновый каучук с
концевыми карбоксильными группами 0,54-1,10
Анилин 0,02-0,08
Пара-аминобензойная кислота 0,01-0,03
Полидивинилизопреновый каучук
Ди-(2-этилгексил)-себацинат 4,50-6,40
Трибутилфосфат
Алюминий дисперсный 1,00-15,0
Продукт ОСФ 0,05-3,00
Цинка стеарат 0,01-0,20
Перхлорат аммония остальное


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к низкотемпературным твердотопливным газогенерирующим составам на основе нитрата аммония, предназначенным для газогенераторов, используемых в средствах пожаротушения, в устройствах надува различных оболочек и для механизмов, работающих под действием сжатых газов.

Изобретение относится к области газогенерирующей техники, в частности к высокоэнергетическим твердотопливным газогенерирующим составам, и может быть использовано в различных системах пожаротушения на основе газогенераторов, автономных системах подъема затонувших объектов, подушках безопасности автомобилей, системах интенсификации добычи нефти.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу изготовления высоконаполненного твердого ракетного топлива баллиститного типа. .

Изобретение относится к области приготовления смесевого ракетного твердого топлива. .

Изобретение относится к созданию твердых топлив, предназначенных для использования в скважинных аппаратах, для термобарического и химического воздействия на призабойную зону для повышения продуктивности нефтяных скважин, в том числе с осложненными геофизическими условиями.

Изобретение относится к твердым газогенерирующим топливам. .
Изобретение относится к технологии изготовления зарядов из смесевого твердого топлива. .

Изобретение относится к технологии изготовления изделий из смесевого ракетного твердого топлива. .
Изобретение относится к взрывчатым веществам многофункционального действия и может быть использовано в боеприпасах различного назначения. .

Изобретение относится к созданию твердых топлив, предназначенных для использования в скважинных аппаратах, для термобарического и химического воздействия на призабойную зону для повышения продуктивности нефтяных скважин, в том числе с осложненными геофизическими условиями.

Изобретение относится к твердым газогенерирующим топливам. .

Изобретение относится к газогенерирующим твердым топливам. .

Изобретение относится к изготовлению перхлората аммония для смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ). .
Изобретение относится к области смесевых твердых топлив. .

Изобретение относится к технологии получения взрывчатых веществ. .
Изобретение относится к области применения ферроценсодержащих каталитически-активных пластификаторов в высокомодульных твердотопливных композициях различного назначения, обладающих повышенной эксплуатационной стабильностью и широко регулируемым диапазоном скорости горения.

Изобретение относится к окислителям твердотопливных энергетических конденсированных систем на основе двойного окислителя перхлорат - нитрат аммония
Наверх