ЗАЛИВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ БРОНИРОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ВКЛАДНЫХ ЗАРЯДОВ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ИЗ ДВУХОСНОВНЫХ ТОПЛИВ Российский патент 2003 года по МПК C06D5/00 C06B21/00 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и касается бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив.

Известно применение жидких полимеризующихся композиций, используемых в качестве ингибирующих лаков и составов для бронирования зарядов твердых ракетных топлив (TРT) методом заливки в зазор между топливным блоком и формой (или корпусом двигателя). В патенте Франции 12142154 описан ингибирующий лак на основе полужестких и эластичных полиэфиров, взятых в соотношении 50-80 к 50-20 соответственно с использованием инициирующей и активирующей пары для отверждения данной системы - перекиси метилэтилкетона и нафтената кобальта.

Данная композиция используется в качестве ингибирующего лака, а также используется для скрепления отдельных блоков топлива между собой, но совершенно непригодна для использования в качестве заливочной композиции для бронирования зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив. Известно также, что любые лаки содержат в своем составе разбавители, которые при испарении из толстого слоя состава дают значительные дефекты, что имеет место и в данной композиции. Это обстоятельство отрицательно сказывается на работоспособности зарядов.

Технической задачей настоящего изобретения является создание акрилатной заливочной композиции для бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации из друхосновых топлив и способа бронирования таких зарядов.

Технический результат достигается за счет того, что заливочная композиция скомпонована на основе смеси ненасыщенной олигоуретанакрилатной смолы с ненасыщенной полиэфирной смолой отечественного производства в сочетании с метилметакрилатом, инициирующей и активирующей парой - метилэтилдетоном и нафтенатом кобальта, а компоненты взяты в следующем соотношении, (мас.%):
Ненасыщенная олигоуретанакрилатная смола - 50-60
Ненасыщенная полиэфирная смола - 30-40
Метилметакрилрт (ММА) - 10
Перекись метилэтилкетона (ПМЭК)(сверх 100%) - 4,0
Нафтенат кобальта (НК-2) (сверх 100%) - 0,5-4,0
Для создания заливочной композициии в качестве основы используют новые смолы отечественного производства, в частности ненасыщенную олигоуретанакрилатную смолу и ненасыщенную полиэфирную смолу в сочетании с мономером метилметакрилатом. Метилметакрилат в рецептуру заливочной композиции вводят для обеспечения адгезионных характеристик, а также для обеспечения вязкости заливочной композиции в пределах 10-15 Пз при температуре 25^oC. Это позволяет улучшить не только технологические свойства заливочной композиции, но и повысить физико-механические и адгезионные характеристики предлагаемой заливочной композиции. В результате был достигнут положительный эффект от варьирования соотношения между компонентами как ненасыщенной олигоуретанакрилатной смолы с ненасыщенной полиэфирной смолой в сочетании с ММА, так и от соотношения между инициирующей и активирующей парой ПМЭК и ПК.

Заявляемые пределы соотношений между компонентами определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения формирования структуры полимерной сетки заливочной композиции и обеспечивают достижение высокого комплекса физико-механических и адгезионных характеристик отвержденного бронепокрытия, качества бронепокрытия и исключают дефекты и отслоения.

По внешнему виду заливочные композиции представляют собой низковязкие прозрачные жидкости от светло-желтого до светло-коричневого цвета.

Способ бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив заливочной композицией, содержащей инициирующую и активирующую пару - перекись метилэтилкетона и нафтенат кобальта, включает приготовление заливочной композиции, заливку ее под давлением в форму с установленным в ней зарядом с зазором и отверждение, при этом для приготовления заливочной композиции перемешивают ненасыщенную олигоуретанакрилатную и ненасыщенную полиэфирную смолы, в полученную смесь вводят растворенную в метилметакрилате инициирующую и активируюшую пару - перекись метилэтилкетона и нафтенат кобальта, и перемешивают, полученную заливочную композицию заливают в форму под давлением 0,1-0,3 МПа с установленным в ней зарядом с зазором от 1-3 мм, а отверждение производят при температуре 80-90^oС в три этапа снизу вверх по высоте заряда: отверждение с основания заряда до 1/3 его длины, отверждение средней части заряда, равной 1/3 его длины, и отверждение оставшейся верхней части, равной 1/3 длины, после отверждения заряд извлекают из формы.

Пример
Заливочную композицию готовят с вакуумированием в обычном вертикальном мешателе. Ненасыщенную олигоуретанакрилатную и ненасыщенную полиэфирную смолы перемешивают при температуре пароводяной смеси, исходящей из рубашки мешателя, в пределах 60-70^oС в течение 30-60 мин и остаточном давлении не более 1,33 КПа. Инициирующую и активирующую пару - ПМЭК+НК растворяют в навеске ММА и вводят в смесь ненасыщенной олигоуретанакрилатной и ненасыщенной полиэфирной смол при температуре пароводяной смеси, исходящей из рубашки мешателя, не выше 25^oС и перемешивают в течение 10-15 мин при остаточном давлении не более 1,33 КПа, после чего полученную заливочную композицию заливают в металлическую форму под давлением 0,1-0,3 МПа (1,0-3,0 кгс/см²) с установленным в ней зарядом с зазором от 1,0 до 3,0 мм для формирования на заряде бронепокрытия. Форма выполняет одновременно функцию формообразования бронепокрытия на длинномерном заряде и функцию термокамеры, обеспечивающей ступенчатое отверждение заливочной композиции в три этапа.

Отверждение заливочной композиции проводят при температуре 60-90^oС в течение 40-60 мин. На чертеже показан способ поэтапного формирования бронепокрытия I из заявляемой заливочной композиции на длинномерных вкладных зарядах. В качестве теплоносителя используется вода. Теплоноситель 2 подается последовательно из зоны А в зону В и С формы 3. Фаза первого этапа А в зоне опоры длится 15-20 мин, на фазе второго этапа В к зоне опоры подключают среднюю часть формы. Длительность этого этапа также 15-20 мин. На фазе третьего этапа С к опоре и средней части подключают и верхнюю часть формы с таким же временем отверждения (15-20 мин). Окончание процесса отверждения фиксируют по затвердеванию заливочной композиции (бронепокрытия) 4 в чаше 5 формы.

После отверждения заливочной композиции бронированный длинномерный заряд 6 извлекают из формы. Формы для бронирования вкладных зарядов используют многократно.

Техническая сущность предлагаемого изобретения представляется нижеприведенными экспериментальными данными. В табл.1 приведена рецептура заливочной композиции в сравнении с прототипом, а в табл.2 приведены сравнительные характеристики реакционных смесей заливочных композиций. В табл.3 приведена зависимость продолжительности отверждения и качества заливочной композиции от содержания НК, отвержденных при различной температуре. В табл.4 приведена зависимость механических и адгезионных характеристик в интервале температур от плюс 50 до минус 50^oС от содержания различного количества НК.

Из табл. 1 и 2 видно, что прочность заливочной композиции 90 кгс/см² и вязкость 12 Пз достигается в том случае, когда соотношения между компонентами находятся в заявляемых пределах (примеры 2-6). При меньшем содержании ненасыщенной полиэфирной смолы наблюдается снижение как прочности заливочной композиции, так и относительной деформации при разрыве, а при большем - существенно ухудшаются деформационно-прочностные показатели заливочной композиции, жизнеспособность реакционной смеси. Из приведенных в табл.1 и 2 данных видно, что изменение содержания компонентов в ту или иную сторону от оптимального отрицательно сказывается на комплексе физико-механических показателей заливочной композиции, жизнеспособности и качестве заливочной композиции. Из табл.3 и 4 видно, что удовлетворительное качество заливочной композиции, используемой для бронирования длинномерных зарядов, получается только при отверждении при высокой температуре 80-90^oC. В этом случае усадка заливочной композиции в процессе полимеризации компенсируется за счет температурного расширения изделия. При более низких температурах изделие прогревается меньше и величина расширения его недостаточна для компенсации усадки заливочной композиции. В этом случае усадка заливочной композиции проявляется в виде различного рода узоров и пятен на границе контакта с топливом, а при 20^oС имеют место и отслоения. При высокой температуре время полимеризации заливочной композиции значительно меньше, не превышает 60 мин даже при минимальном содержании НК - 0,5%.

Следует отметить, что на натурных длинномерных зарядах (длиной до 1000 мм) с целью исключения усадки полимеризацию заливочной композиции, как было показано выше, вели в три ступени, послойно снизу вверх по высоте заряда.

В частности, с трехступенчатым режимом полимеризации заливочной композиции отработана технология изготовления длинномерных зарядов (длиной 1000 мм и диаметром 120 мм). Заряд по высоте был разбит на три зоны: нижнюю, так называемую опору, высотой до 1/3 длины заряда, среднюю зону, высотой как опора, и оставшуюся верхнюю часть с чашей. Вода с температурой 80-90^oС поступала последовательно сначала в рубашку опоры зоны А, потом, по истечении заданного времени, в рубашку средней зоны В и из нее, по истечении того же времени, в рубашку верхней зоны С и далее вода шла на слив.

Отвержение заливочной композиции контролировали по отверждению ее в чаше. Усадка заливочной композиции по высоте заряда компенсировалась поступлением ее из чаши.

Таким образом, заявляема заливочная композиция на основе ненасыщенной олигоуретанакрилатной смолы и ненасыщенной полиэфирной смолы в сочетании с ММА обладает низкой вязкостью и удовлетворительной живучестью, необходимыми для качественной заливки длинномерных зарядов. Это, в свою очередь, способствует получению полимерного бронепокрытия с высокими физико-механическими и адгезионными характеристиками. Данная заливочная композиция позволяет изготавливать качественные заряды и обеспечить их работоспособность в широком диапазоне температур от плюс 50 до минус 50^oС.

С использованием заявляемой заливочной композиции отработан технологический процесс бронирования длинномерных зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив, позволяющий за один прием получать отвержденное бронепокрытие на заряде требуемой геометрии и удовлетворительного качества (без трещин, "морозного рисунка" и отслоений). Это достигается за счет ведения трехступенчатого режима полимеризации заливочной композиции при повышенной температуре 80-90^oС и в форме, выполняющей функции формообразования бронепокрытия и Функции термокамеры. Усадочные явления, возникающие при отверждении заливочной композиции, компенсируется за счет поступления новой порции неотвержденной заливочной композиции из верхней части формы, в частности из чаши.

Изобретение относится к ракетной технике и касается разработки заливочной композиции для бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив и способа ее получения. Предложенная заливочная композиция содержит ненасыщенную олигоуретанакрилатную и ненасыщенную полиэфирную смолы, метилметакрилат и инициирующую и активирующую пару - перекись метилэтилкетона и нафтената кобальта. Способ бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации из двухосновных топлив включает приготовление заливочной композиции, заливку ее под давлением в форму с установленным в ней зазором и отверждение. Изобретение направлено на создание заливочной композиции и способа бронирования длинномерных вкладных зарядов сложной конфигурации, обеспечивающего изготовление качественных изделий с требуемым уровнем физико-механических и баллистических характеристик. 2 с.п.ф-лы, 1 ил., 4 табл.

1. Заливочная композиция для бронирования длинномерного вкладного заряда сложной конфигурации из двухосновного топлива, содержащая инициирующую и активирующую пару - перекись метилэтилкетона и нафтенат кобальта, отличающаяся тем, что она содержит ненасыщенную олигоуретанакрилатную смолу, ненасыщенную полиэфирную смолу, метилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Ненасыщенная олигоуретанакрилатная смола - 50-60
Ненасыщенная полиэфирная смола - 30-40
Метилметакрилат - 10
Перекись метилэтилкетона сверх 100 мас. % - 4
Нафтенат кобальта сверх 100 мас. % - 0,5-4
2. Способ бронирования длинномерного вкладного заряда сложной конфигурации из двухосновного топлива заливочной композицией, содержащей инициирующую и активирующую пару - перекись метилэтилкетона и нафтенат кобальта, включающий приготовление заливочной композиции, заливку ее под давлением в форму с установленным в ней зарядом с зазором, отверждение, отличающийся тем, что для приготовления заливочной композиции перемешивают ненасыщенную олигоуретанакрилатную и ненасыщенную полиэфирную смолы, в полученную смесь вводят растворенную в метилметакрилате инициирующую и активирующую пару - перекись метилэтилкетона и нафтенат кобальта и перемешивают, полученную заливочную композицию заливают в форму под давлением 0,1-0,3 МПа с установленным в ней зарядом с зазором 1-3 мм, а отверждение производят при температуре 80-90^oС в три этапа снизу вверх по высоте заряда - сначала отверждение с основания заряда до 1/3 его длины, а затем отверждение средней части заряда, равной 1/3 его длины и отверждение оставшейся верхней части, равной 1/3 длины, а после отверждения заряд извлекают из формы.