Состав инертного наполнителя

Изобретение относится к ракетостроению, а именно к разработке имитаторов наполнителей камер сгорания топлива. Состав инертного наполнителя содержит компоненты-наполнители и связующее, состоящее из эпоксидной смолы и аминного отвердителя. В качестве компонентов-наполнителей используется смесь резиновой крошки с дробью колотой из черных металлов. Изобретение обеспечивает состав инертного наполнителя, который является универсальным с широким диапазоном регулирования плотности и соответствующими массоцентровочными и адгезионными свойствами. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к ракетостроению, а именно к разработке имитаторов наполнителей камер сгорания топлива (НКСТ).

Известны составы для получения инертных наполнителей, в которых в качестве компонент-наполнителей используются окислы и соли кальция, материалы горных пород, карбонаты металлов, алюминий, а в качестве полимерной основы - полиолефины, парафины, поливинилхлорид, синтетические каучуки (патенты: США №3936403, №4119606, СССР №1779684 и др.).

Назначением этих составов является имитация свойств НКСТ, имеющих прочное скрепление с силовым корпусом.

Известен состав для получения инертного наполнителя, принятый за прототип (патент РФ №2475466), который содержит следующее массовое соотношение компонентов:

алюминий сферический дисперсный (наполнитель) 5,00-17,00
дивинилнитрильный каучук
с концевыми карбоксильными группами 15,64-16,70
(связующее)
эпоксидная смола (связующее) 3,80-5,60
трансформаторное масло 2,20-2,80
тетраметилтиурамдисульфид (тиурам Д) 0,10-0,20
(вулканизирующий реагент (отвердитель))
окись цинка 0,10-0,40
лецитин или катионат-7 0,19-0,21
калий хлористый (наполнитель) остальное

Следует отметить, что вышеуказанный состав не позволяет регулировать конечную плотность инертного наполнителя в достаточно широком диапазоне, что является существенным недостатком, т.к. требуется имитация различных видов НКСТ с плотностью в более широком диапазоне. Одной из причин этого является низкая плотность наполнителя (сферического алюминия и калия хлористого).

Плотность представленного в патенте-прототипе инертного наполнителя находится в диапазоне от 1,601 до 1,607 г/см3. Данный диапазон получен по формуле:

,

где i - компонент состава прототипа (от 1 до 8),

m%i - массовая часть i-го компонента, мас. %,

ρi - плотность i-го компонента, г/см3.

Расширение диапазона плотностей без существенного изменения массовых частей компонентов не представляется возможным. При этом выход за диапазоны массовых частей, указанные в патенте-прототипе, приводит к недопустимым изменениям физико-механических свойств инертного наполнителя.

Помимо этого, состав-прототип обладает и другими недостатками:

• не технологичен в изготовлении в связи с большим количеством компонентов;

• содержит в большом количестве трансформаторное масло, которое способно диффундировать на границы раздела, тем самым нарушая термодинамическую устойчивость системы рецептурного состава.

Диффундирующее на границу «наполнитель-корпус» трансформаторное масло ухудшает адгезию инертного наполнителя к стенкам силового корпуса.

Задачей изобретения является создание универсального состава инертного наполнителя с широким диапазоном регулирования плотности для получения макетов массового производства с соответствующими массоцентровочными и адгезионными свойствами.

Технический результат заключается в возможности моделирования плотности всех существующих наполнителей камер сгорания за счет заполнения колотой дробью воздушных пор, образованных соединением частиц резиновой крошки различной формы и размеров.

Технический результат достигается тем, что состав инертного наполнителя содержит компоненты-наполнители и связующее, состоящее из эпоксидной смолы и аминного отвердителя, в качестве компонентов-наполнителей используется смесь резиновой крошки с дробью колотой из черных металлов, при следующем соотношении компонентов, массовых частей:

Использование дроби колотой на основе черных металлов (ДЧК 03, ДЧК 05, ДСК 03, ДСК 05) в количестве от 48,7 до 57,2 массовых частей позволяет с высокой точностью и в достаточно широком диапазоне регулировать плотность инертного наполнителя. Кроме того, используемая колотая дробь может быть отходом других производств, что в итоге значительно снижает стоимость инертного наполнителя. Использование именно колотой дроби обеспечивает прочное скрепление частиц дроби с резиновой крошкой за счет наличия плоскостей на зернах дроби, по которым формируется прочная адгезионная граница через связующее.

Необходимость использования дроби именно из черных металлов обусловлена плотностью черных металлов в диапазоне от 7,80 до 7,85 г/см3.

Использование металлов с меньшей плотностью сужает диапазон регулирования плотности инертного наполнителя. Использование металлов с более высокой плотностью приводит к их оседанию на дне перемешивающего устройства и, как следствие, к неравномерности плотности инертного наполнителя.

В ходе опытных работ выявлены технологические ограничения диапазона имитируемой инертным наполнителем плотности, связанные с неравномерностью распределения колотой дроби из черных металлов при ее содержании менее 48,7 массовых частей и существенному увеличению вязкости готовящегося инертного наполнителя при содержании колотой дроби более 57,2 массовых частей, что эквивалентно диапазону плотностей инертного наполнителя от 1,5 до 1,8 г/см3.

Резиновая крошка обеспечивает фиксированный объем инертного наполнителя (резины на основе бутадиенового, бутадиенстирольного и бутилкаучука, марок: СКД, СКД-2, БК-1675Н, БК-1570, СКДЛР-1,2 и др. - материал как отход производства), массовая часть которой в рецептуре составляет от 25,6 до 30,7%. Резиновая крошка обеспечивает большую пористость инертного наполнителя за счет соединения через связующее частиц резиновой крошки различной формы и размеров. Образующиеся воздушные поры (от 53 до 55% объема) равномерно заполняются дробью колотой из черных металлов до нужной плотности инертного наполнителя.

Объемная доля резиновой крошки внутри имитируемого диапазона плотностей составляет 46% с учетом погрешности, равной ±1%, обусловленной непостоянством геометрии частиц крошки. При пересчете постоянной объемной доли резиновой крошки в массовые доли по формуле:

m%рез.крошки =46,0/ρимитируемая,

где m%рез.крошки - массовая часть резиновой крошки, мас. %,

ρимитируемая - плотность имитируемого НКСТ, г/см3, и при учете диапазона плотностей инертного наполнителя от 1,5 до 1,8 г/см3, обусловленного содержанием дроби колотой из черных металлов, диапазон массовых частей резиновой крошки в инертном наполнителе составит от 25,6 до 30,7%. Увеличение массовой части резиновой крошки более 30,7% приводит к увеличению занимаемого смесью объема и, как следствие, неравномерности распределения массы инертного наполнителя и неполному смачиванию резиновой крошки связующим. Уменьшение содержания резиновой крошки менее 25,6 массовых частей приводит к уменьшению занимаемого смесью объема, что приводит к неравномерности распределения массы инертного наполнителя.

В качестве связующего используется эпоксидная смола (К-153, ЭД-20, Э-40) в сочетании с аминным отвердителем (полиэтиленполиамин, триэтаноламинтитанат, гексаметилендиамин). Эпоксидное связующее позволяет прочно скрепить компоненты инертного наполнителя. Высокая жесткость эпоксидного связующего компенсируется большим объемным содержанием резиновой крошки, придающей инертному наполнителю упругие свойства.

Объемное содержание связующего при имитации плотности в диапазоне от 1,5 до 1,8 г/см3 является постоянным, определено экспериментально, составляет от 30 до 32 объемных частей и обеспечивает полное смачивание резиновой крошки. При пересчете с объемных частей на массовые части по формуле:

m%связующего =V%связующегоимитируемая,

где m%связующего - массовая часть связующего, мас. %,

V%связующего - объемная часть связующего, об. %,

ρимитируемая - плотность имитируемого НКСТ, г/см3.

Исходя из этого, m%связующего находится в диапазоне от 17,1 до 21,5. Рецептурное соотношение смолы и отвердителя: 100 массовых частей смолы к 15 массовым частям отвердителя, соотношение обеспечивает полную полимеризацию смолы. Исходя из этого получен диапазон массовых частей смолы от 14,9 до 17,9 и отвердителя от 2,2 до 2,6.

Достоинствами полученного инертного наполнителя являются:

• широкий диапазон регулируемой плотности;

• технологичность (ввиду малого количества компонентов);

• простота регулирования плотности в процессе приготовления состава;

• удовлетворительная адгезия инертного наполнителя к стенкам заполняемого корпуса (отсутствие отслоения от стенок корпуса).

В таблице приведены примеры рецептур, инертных наполнителей моделирующих различные плотности.

Пример состава и технология приготовления инертного наполнителя для заполнения объема 100 дм3 инертным наполнителем с плотностью 1,54 г/см3 (1,54 кг/дм3):

1. Отвесить компоненты состава в требуемом массовом соотношении для объема, который необходимо заполнить:

Эпоксидная смола (К-153) 26,95 кг
Полиэтиленполиамин 4,00 кг
Колотая дробь на основе черных металлов (ДЧК 03) 77,00 кг
Резиновая крошка (смесь СКД, СКД-2, БК-1675Н и др.) 46,05 кг

2. Произвести смешивание компонентов состава в следующей последовательности:

- перемешать резиновую крошку до удаления комков;

- продолжая перемешивание, влить смолу, перемешать до полного смачивания крошки;

- продолжая перемешивание, влить полиэтиленполиамин, с обеспечением равномерного распределения;

- продолжая перемешивание, всыпать струей дробь, перемешать до равномерности.

3. Выгрузить состав в корпус макета в течение жизнеспособности состава.

4. Произвести полимеризацию в течение 24 ч при температуре от 15 до 35 °С.

Диапазон плотностей от 1,5 до 1,8 г/см3 опробован на модельных корпусах и по вышеописанной технологии, с подтверждением указанных преимуществ, составом с плотностью 1,54 г/см3 заполнены 2 корпуса объемом порядка 100 дм3. В корпусах, заполненных инертным наполнителем, обеспечены требуемые посадочные размеры, масса, координаты центра масс и удовлетворительная адгезия (скрепление) инертного наполнителя с силовой оболочкой, проверенная методами неразрушающего контроля.

Таким образом, описанный состав инертного наполнителя является универсальным, с широким диапазоном регулирования плотности и соответствующими массо-центровочными и адгезионными свойствами.

Состав инертного наполнителя содержит компоненты-наполнители и связующее, состоящее из эпоксидной смолы и аминного отвердителя, отличающийся тем, что в качестве компонентов-наполнителей используется смесь резиновой крошки с дробью колотой из черных металлов, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Эпоксидная смола 14,9-17,9
Аминный отвердитель 2,2-2,6
Дробь колотая из черных 48,7-57,2
металлов
Резиновая крошка 26,3-29,9



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрометеорологии. Заряд взрывчатого вещества для метательного снаряда используется для принудительного спуска снежных лавин.

Изобретение относится к маркировке взрывчатых веществ, в частности к маркированию порохов, применяемых в боеприпасах к огнестрельному оружию, и может быть использовано в следственной, судебно-экспертной, криминалистической и судебной практике.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к химическому способу маркировки и идентификации взрывчатых веществ (ВВ), а также криминалистических идентификационных препаратов, который может быть использован в оперативно-розыскной, следственной, экспертно-криминалистической и судебной практике.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества (ВВ) заключается во введении во взрывчатое вещество маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение может быть использовано для установления подлинности или верификации взрывчатых веществ, ценных бумаг, дорогостоящего оборудования, ювелирных изделий. Маркирующая добавка в виде частиц сферической формы содержит магнитный компонент и маркирующий компонент при следующем соотношении, масс. %: магнитный компонент 2-98; маркирующий компонент 2-98. Магнитный компонент содержит, по крайней мере, один компонент, выбранный из группы, включающей ферримагнитные оксиды железа, и/или ферриты со структурой шпинели или граната, или частицы металлического Ni. Маркирующий компонент содержит смесь солей в виде нитратов, ацетатов, хлоридов, формиатов или оксидов, в том числе твердых растворов на их основе. Маркирующий компонент содержит, по крайней мере, два элемента, выбранные из группы, включающей щелочноземельные элементы, лантаноиды, переходные металлы и постпереходные металлы. Изобретение позволяет повысить точность и снизить продолжительность анализа объектов, содержащих маркирующую добавку. 11 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.
Изобретение может быть использовано для маркировки взрывчатых веществ (ВВ) с целью определения происхождения взрывчатого вещества, в том числе производителя ВВ, по заложенному коду в случае несанкционированного распространения взрывчатых веществ или террористического акта, когда взрыв уже произошел и в распоряжении имеются только продукты взрыва. Маркирующая добавка содержит материал, обладающий электретными свойствами, имеющий остаточную поляризацию, полученную путем объемно-зарядовой поляризации электронного или ионного типов. В качестве материала, обладающего электретными свойствами, используют природную слюду. Для приготовления маркирующей добавки пластину из материала, обладающего электретными свойствами, помещают в электрическое поле для электростатической записи информационного кода с помощью объемно-зарядовой поляризации электронного или ионного типов. После чего пластину с информационным кодом измельчают до получения частиц требуемой формы и размера и смешивают со взрывчатым веществом. Для идентификации отбирают пробу в поляризованном свете, определяют присутствие в ней маркирующей добавки по наличию свечения, размещают отобранные пробы в виде шлихов в считывающем устройстве для считывания информационного кода, составляют код маркирующего вещества и сверяют его с имеющейся базой. 3 н. и 13 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к ракетостроению, а именно к разработке имитаторов наполнителей камер сгорания топлива. Состав инертного наполнителя содержит компоненты-наполнители и связующее, состоящее из эпоксидной смолы и аминного отвердителя. В качестве компонентов-наполнителей используется смесь резиновой крошки с дробью колотой из черных металлов. Изобретение обеспечивает состав инертного наполнителя, который является универсальным с широким диапазоном регулирования плотности и соответствующими массоцентровочными и адгезионными свойствами. 1 табл., 2 пр.

Наверх