Защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного топлива
Владельцы патента RU 2467044:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к разработке защитно-адгезионного лака, применяемого в качестве подслоя для скрепления бронепокрытия с поверхностью заряда при бронировании заряда твердого ракетного топлива. Защитно-адгезионный лак содержит 4,4',4"-трифенилметантриизоцианат, дихлорэтан, в качестве адгезионной добавки - продукт поликонденсации этиленгликоля, адепиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30 мас.% и дибутилоловодилаурат в качестве катализатора отверждения. Технический результат - получение лака, обладающего высокой защитной способностью от миграционных процессов в системе «топливо-бронепокрытие», уменьшающего дымообразование, позволяющего увеличить прочность скрепления бронепокрытия с поверхностью топливного заряда, содержащего в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов, исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы, обеспечивающего прочное скрепление шашек из твердого ракетного топлива с бронепокрытием в течение гарантийного срока хранения зарядов и позволяющего использовать доступное сырье отечественного производства. 1 табл.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке защитно-адгезионного лака для обеспечения прочного скрепления бронепокрытия с поверхностью топливной шашки и может быть использовано при отработке и изготовлении заряда твердого ракетного топлива (ТРТ).
Конструкции вкладных зарядов из баллиститных твердых топлив, бронированных по определенным поверхностям, широко используются в ракетной технике, особенно для двигателей активно-реактивных систем (АРС), противотанковых управляемых реактивных снарядов (ПТУPC) и др.
Создание высокоточных управляемых реактивных снарядов, в том числе с наиболее современными методами наведения на цель (по лазерному и радиолучу) осложняется низкой надежностью передачи команд на борт снаряда при наличии существенной задымленности трассы полета.
Основными источниками дыма при работе управляемых реактивных снарядов являются продукты сгорания твердого ракетного топлива и бронепокрытия.
В настоящее время для бронирования зарядов ПТУРС и АРС широко используются бронепокрытия на основе ацетата целлюлозы, имеющие низкую мощность дымообразования. В процессе длительного хранения зарядов из-за миграции пластификатора - нитроглицерина в бронепокрытие снижается термостойкость ацетилцеллюлозного бронепокрытия, увеличивается мощность дымообразования, происходит изменение химического состава топлива и бронепокрытия. Для уменьшения миграции нитроэфиров из топлива в бронепокрытие, на топливо наносится защитно-адгезионный лак.
Известен защитно-адгезионный подслой патент RU №2217460 заявлено 23.07.2001 г., опубликовано 27.11.2003 г., МПК C09D 175/00 для бронирования заряда ТРТ, состоящий из 20% раствора 4,4',4″-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане, а в качестве адгезионной добавки в него вводится аллиловый спирт в количестве 0,5-2%. Подслой отверждается на поверхности топливной шашки при температуре от 15 до 35°С под действием оловоорганического катализатора в течение 0,75-6,0 часов. Данный состав выбран авторами в качестве прототипа предполагаемого изобретения. Однако в процессе изготовления зарядов с использованием защитно-адгезионного подслоя по указанному патенту выявлены следующие недостатки:
- при бронировании зарядов из топлив, содержащих компоненты на основе производных полиформальдегидов, необходимо нанесение дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы, так как производные полиформальдегидов существенно снижают адгезию ацетилцеллюлозного бронепокрытия к топливу через известный защитно-адгезионный подслой;
- в силу ряда объективных причин отечественное производство аллилового спирта отсутствует;
- аллиловый спирт является токсичным продуктом, относится к первому классу опасности по ПДК.
Также известен защитно-адгезионный подслой по патенту RU №2280054, заявлено 14.02.2005 г., опубликовано 20.07.2006 г., МПК C09D 175/00, состоящий из 20% раствора 4,4',4"-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане, а в качестве адгезионной добавки содержит монометакриловый эфир этиленгликоля. Монометакриловый эфир этиленгликоля является продуктом химически не стойким и по истечении гарантийного срока хранения (6 месяцев) не пригоден для дальнейшего использования. Кроме того в настоящее время выпуск его отечественной промышленностью приостановлен.
С целью расширения отечественной сырьевой базы для обеспечения изготовления зарядов твердого ракетного топлива возникла необходимость в разработке нового защитно-адгезионного лака.
Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка защитно-адгезионного лака для обеспечения прочного скрепления шашек из ТРТ с бронепокрытием, обладающего высокой защитной способностью от миграционных процессов в системе «топливо-бронепокрытие», способствующего снижению дымообразования в процессе работы РДТТ, позволяющего исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы при бронировании изделий с низкой скоростью горения.
Технический результат достигается за счет того, что защитно-адгезионный лак для бронирования ТРТ на основе 4,4,4"-трифенилметантриизоцианата, дихлорэтана, в качестве адгезионной добавки содержит продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.%, а в качестве катализатора отверждения в лак вводится дибутилоловодилаурат.
Предлагаемый лак позволяет надежно скрепить бронепокрытие с поверхностью топливного заряда, содержащего в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов и тем самым исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы («АД»), а также позволяет уменьшить диффузию нитроэфиров из топлива в бронепокрытие в процессе длительного хранения зарядов, что способствует снижению мощности дымообразования в процессе работы РДТТ. Кроме того продукт поликонденсации этиленгликоля с адипиновой кислотой и глицерином с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30 мас.%, является малотоксичным продуктом по сравнению с аллиловым спиртом, а также широко используется в крепящих клеевых составах при изготовлении бронепокрытий для различных систем РДТТ.
Технология приготовления предлагаемого лака, нанесение его на топливную шашку и режимы сушки, аналогичны прототипу и не требуют технологического и аппаратурного изменения процесса бронирования зарядов методом литья под давлением.
В таблице приведены примеры рецептур предполагаемого лака, его адгезионные, миграционные и технологические свойства.
| Таблица | ||||||||
| Наименование | прототип | Предполагаемые составы, примеры № | ||||||
| показателей | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Состав подслоя, %, | ||||||||
| - 4,'4,'4" трифенилметантриизоцианат | 19,55-19,85 | 19,65 | 19,65 | 19,75 | 19,80 | 19,85 | 19,90 | 19,90 |
| - дихлорэтан | 78,4-79,8 | 78,30 | 79,80 | 78,60 | 78,70 | 78,95 | 79,50 | 79,6 |
| - спирт аллиловый | 0,5-2,0 | - | - | - | - | - | - | - |
| - продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% | - | 2,0 | 0,5 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 0,4 |
| - дибутилоловодилаурат | 0,05-0,2 | 0,05 | 0,05 | 0,15 | 0,5 | 0,2 | од | 0,1 |
| Прочность адгезии бронепокрытия к твердому ракетному топливу, кгс/см2, | ||||||||
| - высокоэнергетическому | 63,1-68,4 | Адгезия отсутствует | 68,7 | 69,0 | 70,3 | 70,2 | 68,8 | 48,1 |
| - с низкой скоростью горения | 64,0-66,5* | Адгезия отсутствует | 68,0 | 68,3 | 69,4 | 69,7 | 68,2 | 42,6 |
| Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из высокоэнергетического топлива, %, | ||||||||
| при 20°С | 0,54-0,7 | - | 0,40 | 0,43 | 0,41 | 0,42 | 0,45 | - |
| при 60°С | 2,38-2,96 | - | 2,15 | 2,42 | 2,23 | 2,34 | 2,6 | - |
| Продолжение таблицы | ||||||||
| Наименование показателей | прототип | Предполагаемые составы, примеры № | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из топлива с низкой скоростью горения, %, | ||||||||
| при 20°С | 0,4-0,6 | - | 0,28 | 0,26 | 0,32 | 0,31 | 0,24 | - |
| при 60°С | 5,9-7,4 | - | 4,2 | 4,3 | 4,5 | 4,3 | 4,0 | - |
| Мощность дымообразования после форсированного старения зарядов при температуре испытания 50°С, м2/с, | ||||||||
| - высокоэнергетического топлива | 0,8-1,8 | - | 0,8-1,2 | 1,0-1,4 | 0,7-1,1 | 0,7-1,2 | 0,9-1,3 | - |
| - топлива с низкой скоростью горения | 1,2-2,1 | - | 1,3-1,7 | 1,4-1,8 | 1,0-1,3 | 1,1-1,4 | 1,1-1,6 | - |
| * Изделия с дополнительным подслоем на основе «АЦ» |
Из данных таблицы видно, что прочность адгезии бронепокрытия к твердому ракетному топливу увеличилась до 70,3 кгс/см2 (пример 4), содержание нитроэфиров в бронепокрытии после длительного хранения при температуре плюс 20°С и плюс 60°С уменьшилось до 0,4 и 2,5% (пример 1), а мощность дымообразования после форсированного старения бронированных зарядов с предлагаемым защитно-адгезионным лаком уменьшилась до 0,7 и 1,0% (пример 4). Кроме этого следует отметить, что прочность адгезии предлагаемого лака пример (2-6) к топливу с низкой скоростью горения и содержащему в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов выше, чем у прототипа и при этом исключается нанесение дополнительного подслоя на основе «АЦ». При введении в состав защитно-адгезионного лака продукта поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% в количестве 2,0, мас.% (пример 1) - адгезия отсутствует, из-за быстрого отверждения лака на поверхности топливной шашки, которая составляет 0,1-0,2 часа. При введении 0,4, мас % (пример 7), адгезия значительно уменьшается, так как лак длительное время (более 6 часов) не отверждается на поверхности топливной шашки. В связи с этим примеры 1 и 7 технологически неприемлемы при бронировании изделий и дальнейшие исследования с данными примерами не проводились. Кроме того для изготовления предлагаемого защитно-адгезионного лака используется доступное сырье отечественного производства.
Предлагаемый защитно-адгезионный лак проверен с положительным результатом при изготовлении натурных бронируемых изделий и проведением их стендовых испытаний в условиях ФГУП «НИИПМ».
Защитно-адгезионный лак для бронирования заряда из твердого ракетного топлива, содержащий 4,4',4" трифенилметантриизоцианат, дихлорэтан, катализатор отверждения дибутилоловодилаурат и адгезионную добавку, отличающийся тем, что в качестве адгезионной добавки содержит продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 4,4',4" Трифенилметантриизоцианат | 19,65-19,90 |
| Дихлорэтан | 78,60-79,80 |
| Продукт поликонденсации этиленгликоля, | |
| адипиновой кислоты и глицерина с содержанием | |
| гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% | 0,5-1,5 |
| Дибутилоловодилаурат | 0,05-0,50 |
