Термопластичный бронесостав для покрытия вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива
Владельцы патента RU 2472826:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке бронирующего состава для вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива. Бронесостав содержит, мас.%: ацетилцеллюлозу 44-50, триэтил-о-ацетилцитрат 46-52, бета-(2,4 динитрофенокси)этанол 3,0-3,7 и продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана 0,3-1,0, в качестве которого могут быть использованы эпоксидная смола марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40. Изобретение обеспечивает получение термопластичного бронесостава с повышенным показателем текучести расплава, а также сокращение времени бронирования заряда. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке бронирующего состава для вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива (МГТ).
Известны рецептуры бронесоставов на основе ацетилцеллюлозы - патенты RU 2179989 от 27.02.2002 и RU 2276174 от 19.01.2005, наносимые на заряды твердого ракетного топлива способом литья под давлением на термопластавтомате. Однако данные бронесоставы не имеют прямой адгезии к МГТ. Известен состав для бронирования заряда термопластичного топлива - патент RU 2215723 от 11.01.2002, МПК C06B 21/00, С06D 5/00, взятый авторами за прототип. Достоинством прототипа является высокая прочность скрепления бронесостава с топливом, достигающая когезионной прочности скрепляемых материалов. Недостаток патента-прототипа - длительность цикла бронирования им заряда, который может достигать трех суток вместе с сушкой заряда после бронирования для удаления используемых при бронировании растворителей.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка термопластичного бронесостава на основе ацетилцеллюлозы с повышенным показателем текучести расплава для бронирования заряда из МГТ методом литья под давлением на термопластавтомате (ТПА) с сокращением продолжительности бронирования заряда с 3 суток до 2 минут.
Технический результат изобретения заключается в разработке термопластичного бронесостава для бронирования вкладных зарядов из МГТ, включающего ацетилцеллюлозу, триэтил-о-ацетилцитрат и бета-(2,4-динитрофенокси) этанол. В указанный бронесостав для повышения его термостойкости при переработке методом литья под давлением при высоких температурах вводят термостабилизатор в виде продукта конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана, в качестве которого используют эпоксидные смолы марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40. При этом указанные смолы должны иметь молекулярный вес 300÷600 и содержание эпоксидных групп 15÷33.
Термопластичный бронесостав содержит компоненты при соотношении, мас.%:
| Ацетилцеллюлоза | 44-50 |
| Триэтил-о-ацетилцитрат | 46-52 |
| Бета-(2,4-динитрофенокси) этанол | 3,0-3,7 |
| Продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана | 0,3-1,0 |
Заявляемые пределы соотношений компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными, обеспечивая удовлетворительные механические, адгезионные и технологические свойства бронесостава.
Рецептуры вариантов бронесостава с различным содержанием компонентов, их механические, адгезионные и технологические свойства приведены в таблице. Там же для сравнения показаны соответствующие характеристики материала - прототипа и значения механических характеристик смесевого ракетного топлива типа МГТ.
Показатель текучести расплава определяется по ГОСТ 11645-73 и характеризует реологические свойства бронесостава при следующих условиях:
масса груза - 3,8 кг;
диаметр капилляра - 1,18 мм;
температура испытания - 175°C.
| Таблица | |||||||
| Наименование показателей | Значение показателей | ||||||
| Прототип пат. RU 2215723 | Топливо типа МГТ | Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 | Вариант 4 | Вариант 5 | |
| Компонентный состав, мас.%: | |||||||
| ацетилцеллюлоза | 56,0 | 44,0 | 50,0 | 46,0 | 52,0 | 41,0 | |
| триэтил-о-ацетилцитрат | 40,0 | 52,0 | 46,0 | 50,0 | 43,0 | 55,7 | |
| бета-(2,4-динитрофенокси) этанол продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана: |
- | ||||||
| 4,0 | 3,0 | 3,7 | 3,5 | 4,6 | 2,5 | ||
| ЭД-16 | - | 1,0 | 0,4 | ||||
| ЭД-24 | 0,3 | 0,8 | |||||
| Э-40 | 0,5 | ||||||
| Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин | 2,0 | - | 11,2 | 4,6 | 6,5 | 3,0 | 15,2 |
| Предел прочности при растяжении, кгс/см2, Т=+20°C | 160,0 | 49,2 | 70,1 | 115,0 | 85,0 | 156,3 | 58,0 |
| Относительное удлинение, %, Т=+20°C | 75,0 | 3,0 | 72,8 | 58,8 | 61,2 | 50,1 | 81,0 |
| Модуль упругости при 5% деформации, кгс/см2, Т=+20°C | 1900 | 1800 | 1312 | 1750 | 1605 | 1870 | 1118 |
| Прочность адгезии к МГТ, кгс/см2, Т=+20°C | 60-70 | - | 61,9 | 65,4 | 61,8 | - | 30,2 |
| Продолжительность бронирования | 3 сут | - | 1,0 мин | 2,0 мин | 1,5 мин | - | 1,0 мин |
Из данных таблицы следует, что предлагаемые варианты 1-3 термопластичного бронесостава имеют меньшие значения предела прочности при растяжении по сравнению с прототипом, но именно их уровень является предпочтительным для бронирования заряда из «мягкого» топлива типа МГТ, а также выполняется необходимое для надежной работы заряда соотношение: «модуль упругости бронепокрытия» < «модуль упругости топлива». Адгезионные характеристики патентуемого бронесостава (варианты 1-3) и прототипа находятся практически на одном уровне, а показатель текучести расплава значительно выше, чем у прототипа, что позволяет перерабатывать его литьем под давлением при показателе текучести расплава бронемассы (4,6÷11,2 г/10 мин).
Бронесостав варианта 4 с повышенным содержанием ацетилцеллюлозы (52,0%) и бета-(2,4-динитрофенокси)этанола (4,6%) и пониженным содержанием триэтил-о-ацетилцитрата (43,0%) имеет низкое значение показателя текучести расплава - ПТР составляет 3,0 г/10 мин и поэтому не может перерабатываться методом литья под давлением; вариант 5, где содержание триэтил-о-ацетилцитрата составляет 55,7%, что выше заявленного предельного количества, имеет слишком высокий показатель текучести расплава - ПТР 15,2 г/10 мин и требует бронирования при более низких температурах, это приводит к неудовлетворительной адгезии бронесостава к МГТ.
Технология изготовления патентуемого бронесостава заключается в измельчении и сушке порошкообразных компонентов - ацетилцеллюлозы, бета-(2,4-динитрофенокси)этанола, загрузке в разогретый мешатель и перемешивании в течение 5÷10 мин. После этого в мешатель загружается двойная смесь эпоксидной смолы и триэтил-о-ацетилцитрата и масса дополнительно перемешивается в течение 1,0÷1,5 ч. Затем подготовленная бронемасса для обеспечения ее полной гомогенизации и пластификации подвергается трехкратной грануляции на шнек-прессе.
Работоспособность заряда, покрытого патентуемым бронесоставом, на опытно-химическом заводе ФГУП «НИИПМ» подтверждена широким комплексом лабораторных и огневых стендовых испытаний, в том числе попеременным и длительным термостатированием в диапазоне температур ±60°C.
1. Термопластичный бронесостав для покрытия вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива, включающий ацетил-целлюлозу, триэтил-о-ацетилцитрат и бета-(2,4-динитрофенокси)этанол, отличающийся тем, что в качестве термостабилизатора содержит продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Ацетилцеллюлоза | 44-50 |
| Триэтил-о-ацетилцитрат | 46-52 |
| Бета-(2,4-динитрофенокси)этанол | 3,0-3,7 |
| Продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана | 0,3-1,0 |
2. Термопластичный бронесостав по п.1, отличающийся тем, что в качестве продукта конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана содержит эпоксидную смолу марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40 с молекулярным весом 300-600 и содержанием эпоксидных групп 15-33.
