Композиция теплозащитного покрытия



Композиция теплозащитного покрытия
Композиция теплозащитного покрытия

 


Владельцы патента RU 2601308:

Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") (RU)

Изобретение относится к теплозащитным покрытиям, предназначенным для защиты внутренних поверхностей прямоточных воздушно-реактивных двигателей от воздействия высокоэнтальпийных потоков продуктов сгорания топлива с высокими скоростями обтекания (200-300 м/с), температурой горения ~2000°С в окислительной среде. Композиция теплозащитного покрытия содержит тканый наполнитель и связующее. Отличающаяся тем, что в качестве тканого наполнителя содержит облегченную кремнеземную ткань, в качестве связующего - бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс, который дополнительно содержит карбид кремния дисперсностью 5-7 мкм, при следующем соотношении (мас.%): облегченная кремнеземная ткань 40-55; бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс 35-40; карбид кремния 10-20. Технический результат заключается в повышении тактико-технических характеристик твердотопливных воздушно-реактивных двигателей в условиях высокотемпературного газового воздушного потока за счет снижения массы теплозащиты. 2 табл.

 

Изобретение относится к области технологии изготовления ракетных двигателей на твердом топливе, а именно к теплозащитным покрытиям, предназначенным для защиты внутренних поверхностей прямоточных воздушно-реактивных двигателей от воздействия высокоэнтальпийных потоков продуктов сгорания топлива с высокими скоростями обтекания (200-300 м/с), температурой горения ~2000°С в окислительной среде.

Известен состав для получения теплозащитного покрытия, содержащий полые керамические микросферы в качестве наполнителя, в качестве полимерного связующего - латекс и технологические добавки (RU 2311397 С2, 23.12.2005), выдерживающий резкий перепад в области рабочих температур от минус 60 до плюс 260°С, обладающий низкой теплопроводностью.

Известна латексная композиция для теплозащитного материала, включающая латекс каучука (цис-1,4 полиизопрена) в качестве связующего, вулканизующие (оксид цинка, диэтилдитиокарбамат цинка, сера) и технологические (метилцеллюлоза) добавки, а также полые микросферы (фенолоформальдегидные и стеклянные) в качестве наполнителя (SU 1840662 А1, 10.07.2008). Теплозащитный материал имеет низкую плотность и теплопроводность, высокую величину эффективной энтальпии.

Недостатками известных составов для получения теплозащитного покрытия являются низкая прочность при растяжении, которая составляет 2,7-3,5 МПа, и недостаточная устойчивость к воздействию высоких температур (рабочая температура покрытий не превышает 260°С), особенно при воздействии высокоэнтальпийных потоков продуктов сгорания топлива с температурой горения ~2000°С.

Прототипом предлагаемого изобретения является композиция, изготовленная на основе фенолоформальдегидного связующего и кремнеземных лент или ткани КЛ-11-ТО (материал П-5-7 ЛДП, ГОСТ 17731-79), широко применяемая для теплозащиты твердотопливных двигателей, работающих кратковременно в условиях высоких температур.

Данная композиция обладает достаточно высокой эрозионной стойкостью в продуктах сгорания твердого топлива только в восстановительной среде с температурой горения топлива вплоть до 3400°С и скоростями обтекания до 300 м/с. К положительным моментам композиции можно отнести высокую технологичность нанесения на внутренние поверхности двигателей (материал перерабатывается методом намотки с последующей термообработкой под давлением). Существенными недостатками композиции является высокая теплопроводность (0,41-0,45 Вт/м·°С), низкая деформативность (относительное удлинение при разрыве ~0,5%). Недостатком композиции также является то, что имея малые массовые потери (скорости уноса) в восстановительной среде, она резко увеличивает их в окислительной среде в камерах сгорания прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Названные выше недостатки обусловлены компонентным составом композиции.

Целью данного изобретения является снижение массовых потерь (скоростей уноса) теплозащиты в условиях работы прямоточных воздушно-реактивных двигателей (температура горения топлива 2000°С, время работы 200 с, наличие окислительного потенциала продуктов горения).

Для достижения указанной цели в известной композиции для получения теплозащитного покрытия в качестве тканного наполнителя используется облегченная кремнеземная ткань, а в качестве полимерного связующего используется бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс с противоокислительной добавкой в виде порошка карбида кремния дисперсностью 5-7 мкм при следующем соотношении компонентов (мас.%):

бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс, содержащий 7% технического углерода и 9% технологических и вулканизирующих добавок 35-40
карбид кремния 10-20
облегченная кремнеземная ткань марки МКТО-3-300 40-55

операции изготовления покрытия:

- подготовка кремнеземной стеклоткани;

- приготовление связующего путем смешения латекса и карбида кремния;

- пропитка с одной стороны стеклоткани связующим;

- сушка при комнатной температуре в течение 24 ч;

- пропитка с другой стороны стеклоткани связующим;

- сушка при комнатной температуре в течение 24 ч (пропитанная с обоих сторон стеклоткань и высушенная в течение 24 ч является полуфабрикатом композиции теплозащитного покрытия);

- раскрой полученного полуфабриката на заготовки необходимого размера;

- выкладка слоев полуфабриката, набор необходимой толщины;

- горячее прессование при Т=150°С в течение 4 ч и давлении 10-12 кгс/см;

- финальная механическая обработка.

Примеры изготовления предлагаемой композиции теплозащитного приведены в таблице 1. В этой же таблице приведены также примеры композиций прототипа и аналога при определенных соотношениях компонентов. Все композиции изготавливались в соответствии с нормативно-технической документацией, действующей в отрасли.

Доказательство полученного положительного эффекта и существенных отличий представлены в таблице 2.

Анализ данных, представленных в таблице 2, показывает, что у теплозащитного покрытия на основе предлагаемой композиции по сравнению с композицией прототипа массовый унос в условиях высокотемпературного газового потока примерно на 40% меньше, а по сравнению с композицией аналога на порядок увеличена прочность.

Следует отметить, что эффект снижения массового уноса предлагаемой композиции в условиях высокотемпературного газового потока не является очевидным, что подтверждается анализом данных, представленных в таблицах 1, 2 (рецептура 4 заявляемой композиции, содержащая карбид кремния дисперсностью 10-12 мкм, имеет массой унос на уровне прототипа).

Применение предложенной композиции теплозащитного покрытия позволит повысить тактико-технические характеристики твердотопливных воздушно-реактивных двигателей за счет снижения массы теплозащиты.

Композиция теплозащитного покрытия, содержащая тканый наполнитель и связующее, отличающаяся тем, что в качестве тканого наполнителя содержит облегченную кремнеземную ткань, а в качестве связующего - бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс, который дополнительно содержит карбид кремния дисперсностью 5-7 мкм, при следующем соотношении (мас.%):

облегченная кремнеземная ткань 40-55
бутадиен-нитрильный карбоксилатный латекс 35-40
карбид кремния 10-20



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к теплоизоляционным покрытиям и может быть использовано для тепловой изоляции поверхностей различной природы и формы. Энергосберегающее антикоррозионное покрытие пониженной пожарной опасности включает наполнитель - замкнутые негорючие стеклянные полые микросферы 3М размером от 30 до 110 мкм, представляющие собой легкосыпучие порошки с насыпной плотностью 0,10-0,15 г/см3, диоксид титана, дополнительно содержит латекс марки СКД-1С, акриловые дисперсии «Акрэмос-101» и «Акрэмос-402», флуралит (нанополитетрафторэтилен), антипирены - декабромдифенилоксид и гидроксид алюминия, фунгицид - фосфат полигексаметиленгуанидина, пеногаситель BYK-037, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: латекс марки СКД-1С - 4,00-27,92, акриловая дисперсия «Акрэмос 101» - 32,00-55,20, акриловая дисперсия «Акрэмос 402» - 0,77-0,80, стеклянные полые микросферы 3М - 14,54-35,86, Флуралит (нанополитетрафторэтилен) - 1,00-6,20, декабромдифенилоксид - 4,80-7,00, гидроксид алюминия - 5,10-5,10, диоксид титана - 0,70-1,20,фосфат полигексаметиленгуанидина - 0,22-0,24, пеногаситель BYK-037 - 0,32-0,35.

Изобретение относится к составам для получения теплозащитных покрытий на основе кремнийсодержащих керамических полых микросфер, выдерживающих резкий перепад температур, и может быть использовано в сфере строительства, машиностроения, авиации, железнодорожного транспорта, т.е.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для отделки фасадов и интерьеров зданий механизированными способами. .

Изобретение относится к области получения составов для фасадных и интерьерных окрасочных материалов. .

Изобретение относится к получению автофррезных композиций для нанесен14я покрытий хемофорезом, используемых в машиностроении, автомобилестроении иприборостроении.
Изобретение относится к получению нетоксичных композиционных материалов, таких как полимерная глина для художественного моделирования, и может использоваться в промышленности для формования изделий любых форм и размеров.

Изобретение относится к эластомерной резиновой перчатке из сшитой эластомерной резиновой пленки, которая образуется из слоя осажденного на форме или на болванке латекса с последующей вулканизацией осажденного слоя без использования серы и ускорителей вулканизации.

Изобретение относится к вспучивающимся композициям, отверждаемым при температуре окружающей среды, ее применению для защиты сооружений, и подложкам, на которые нанесена указанная композиция.
Изобретение относится к огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, горнодобывающей и резинотехнической промышленности.

Изобретение относится к смесям полиамид-эластомер для изготовления формованных изделий. .
Изобретение относится к огнестойкой резиновой смеси и может быть использовано в автомобильной, нефтяной и резинотехнической промышленности. .
Изобретение относится к химической и пищевой промышленности, в частности к получению биоразлагаемых пенопластов, и может быть использовано для изготовления формованных изделий различного назначения, в том числе пищевого.

Изобретение относится к способу и материалу для изготовления эластомерных изделий из нитрильного каучука. .

Изобретение относится к переработке поливинилхлорида через дисперсии, в частности к получению высоконаполненных адгезионно-способных пластизолей, применяемых для изготовления защитных покрытий в автомобилестроении, в качестве антикоррозионной защиты внутренних поверхностей металлических конструкций.

Изобретение относится к переработке поливинилхлорида через дисперсии, в частности к получению высоконаполненных адгезионноспособных пластизолей, применяемых для изготовления защитных покрытий в автомобилестроении, в качестве антикоррозионной защиты внутренних поверхностей металлических конструкций.
Изобретение относится к полиэтиленовой композиции, предназначенной для получения трудногорючих конструкционных материалов общетехнического и инженерно-технического назначения.
Изобретение относится к области получения прессовочной композиции, предназначенной для изготовления изделий общепромышленного назначения. .
Наверх