ЭПОКСИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК C08L63/02 C09J163/02 

Изобретение относится к области конструкций и материалов боеприпасов артиллерии, в частности к области создания клеевых составов для прочного скрепления полиамидного кольца, используемого в качестве установочного элемента дополнительного заряда в укладке боевой машины, с крышкой сгораемого корпуса заряда из пироксилино-целлюлозного полотна. Применение полиамида в качестве материала установочного элемента заряда обусловлено его достаточно высокой ударопрочностью, низкой температурой хрупкости, эластичностью и высокой влагостойкостью.

Скрепление полиамидного кольца с крышкой корпуса заряда из пироксилино-целлюлозного полотна предполагает обеспечение высокой надежности скрепления вышеперечисленных деталей в целях обеспечения их ориентации в кассете боеукладки и извлечения заряда механизмом заряжания. Ввиду разнородности механических и адгезионных свойств полиамидного кольца, пироксилино-целлюлозного полотна и крепящего состава участок контакта кольца с крышкой является точкой концентрации напряжений. Склеивание нескольких деталей, входящих в конструкцию изделий, обычно достигается путем применения различных композиций, которые служат средством передачи и компенсации высоких напряжений.

В процессе отработки зарядов танкового выстрела с повышенной точностью ориентации их в кассете боеукладки установлено, что существующие крепящие составы не обеспечивают уровень требуемых характеристик.

Кроме того, массовый объем производства зарядов танковых выстрелов предъявляет определенные требования по технологическим, механическим и адгезионным свойствам крепящих составов.

Наиболее близким аналогом (патент RU 2044024 С1, 20.09.1995 г. - прототип) является клеевая эпоксидная композиция, содержащая эпоксидную диановую смолу, пластификатор -ди-2-(этилгексил) фталата, наполнители - порошок цинка или окись цинка, порошок кремния или двуокиси кремния, отвердитель - соконденсат диэтилентриамина и бутилметакрилата. Данный состав обладает высокими прочностными характеристиками, но не обеспечивает уровня требуемых адгезионных характеристик при приклейке разнородных материалов (полиамида и пироксилино-целлюлозного полотна).

Для решения проблемы необходим состав с малой текучестью, достаточной живучестью и высоким уровнем механических и адгезионных характеристик.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка клеевой эпоксидной композиции для прочного крепления полиамидного кольца с материалом сгораемой гильзы из пироксилино-целлюлозного полотна с повышенным уровнем механических, адгезионных и эксплуатационных характеристик.

Для компоновки и создания клеевой эпоксидной композиции была выбрана эпоксидная диановая смола ЭД-20 или ЭД-16, модифицированная сочетанием алифатической смолы ДЭГ-1 с диоктилфталатом (ДОФ) и наполненная механической смесью окиси цинка и аэросила, которая придала композиции тексотропные свойства и позволила добиться ее текучести и живучести, необходимых для процесса приклейки колец из полиамида на крышку из пироксилино-целлюлозного полотна.

Технический результат достигается путем использования эпоксидной диановой смолы ЭД-20 или ЭД-16 в сочетании алифатической смолой ДЭГ-1 и с диоктилфталатом, наполненной механической смесью окиси цинка с мелкодисперсного аэросила и отвержденной полиэтиленполиамином. Это сочетание, помимо катализирующего эффекта, одновременно обладает антимиграционными свойствами к нитроэфирам на стадиях изготовления и гарантийного срока хранения зарядов танкового выстрела.

В предлагаемой клеевой эпоксидной композиции компоненты взяты в следующем соотношении, % вес.:

- эпоксидная диановая смола ЭД-20 или ЭД-16 - 64,8-68,4

- алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 - 6,5-8,5

- диоктилфталат (ДОФ) - 6,5-8,5

- окись цинка - 3,5-5,5

- аэросил - 2,1-3,5

- полиэтиленполиамин (ПЭПА) - 9,0-11,0

Использование в эпоксидной композиции диоктилфталата позволяет улучшить ее адгезионные свойства к разнородным материалам и технологические свойства, увеличить живучесть до 3 час, а наполнение сочетания механической смесью окиси цинка с аэросилом позволяет сократить время отверждения до 24 часов при температуре (15-35)°С и так же улучшить миграционную стойкость эпоксидной композиции к нитроэфирам. Допускается использовать эпоксидный компаунд КДА, состоящий из эпоксидной диановой смолы ЭД-20, пластифицированной алифатической эпоксидной смолой ДЭГ-1 в соотношении, приведенном в предлагаемом изобретении.

В таблице 1 приведена рецептура предлагаемой эпоксидной композиции в сравнении с ранее описанным прототипом.

Таблица 1Рецептура предлагаемой эпоксидной композиции и прототипаНаименование компонентовСодержание компонентов предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа ПрототипПример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 51. Эпоксидная диановая смола63-6964,867,467,1468,268,4Соче
тание2. Алифатическая смола-7,56,57.468,57,3 3. Диоктилфталат 8,58,37,507,06,5 4. Окись цинка3-55,03,54,504,55,5 3.Аэросил15-253,23,53,002,82,16. Полиэтилен-полиамин-11,010,810,409,010,27. Ди-2-(этилгексил) фталат9-11-----8. ДТБ-2 (соконденсат диэтилентриамина и бутилметакрилата)25-29-----

Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа приведены в таблице 2.

Таблица 2Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипаНаименование показателейСвойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа ПрототипПример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 512345671.Предел прочности при растяжении, кгс/см², при 20°С-251,1258,2262,0269,0287,050°С-135,0146,0154,0158,0163,0минус 50°С-131,4143,6151,9164,5172,7Продолжение таблицы 212345672. Модуль упругости при растяжении,       кгс/см², при 20°С-141901513015550156101650950°С-39154070419842204235минус 50°С-22700231722341324130267103. Относительное удлинение при растяжении, минус %,      при 20°С-1,91,71,61,41,350°С-7,46,86,76,15,4•50°С-0,810,690,650,60,54. Исходная прочность адгезии при отрыве, кгс/см²*,       при 20°С-9,9К9,05К9,12К9,0К9,7К50°С-6,5К6,0К6,1К6,7К7,1Кминус 50°С-16,8К15,9К16,46К17,8К19,5К5. Исходная прочность адгезии при сдвиге, кгс/см²,для различных материа
лов     при 20°С13-160А18,6К18,5К18,7К18,6К19,1К50°С-12,5К12,0К12,1К12,0К12,9Кминус 50°С-34,1 К35,0К34,2К35,1К34,8К6. Прочность адгезии после выдержки при влажности 98% в течение 15 суток, кгс/см² при 30°С,       при отрыве-9,0К8,7К8,4К8,5К8,9Кпри сдвиге-22,8К24,3К22,6К23,7К22,7К7. Прочность адгезии после выдержки в воде в течение 1 часа, кгс/см² при 20°С,       при отрыве-12,9К12,1К12,3К12,7К13,1Кпри сдвиге-24,0К22,9К23,2К24,1К25,0К8. Прочность адгезии после выдержки при температуре 60°С в течение 6 часов, кгс/см² при температуре 60°С       при отрыве-7,9К7,1К7,2К7,6К8,0Кпри сдвиге 24,9К24,1К24,2К24,7К25,1К

Продолжение таблицы 212345679. Прочность адгезии после попеременного термостатирования       кгс/см², при отрыве при 8,0К7,9К7,0К7,1К7,8Ксдвиге-22,8К21,9К21,7К22,1К23,0К10. Прочность адгезии после термостатирования при температуре 70°С в течение 20 суток, при температуре 70°С      при отрыве-3,5К3,1К3,2К3,6К3,7Кпри сдвиге-11,9К11,5К10,96К11,1К12,6К11. Сорбционная стойкость эпоксидной композиции к нитроэфирам в % при термостатировании при 60°С в течение:      20 суток-0,690,670,650,660,6860 суток-0,790,770,750,730,79Примечание: 1. Прочность адгезии по п.5-10 определяли на образцах адгезионного соединения “грибок полиамидный+эпоксидная композиция+таблетка из материала крышки+эпоксидная композиция+грибок полиамидный”.
2. Характер разрушения адгезионных образцов:
А - адгезионный;
К - когезионный.

Из данных, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемая эпоксидная композиция существенно отличается по своим свойствам от прототипа. Прототип, обладая высокой прочностью адгезии при сдвиге (от 13 до 160 кгс/см² для различных материалов) имеет низкую адгезионную прочность к материалам конструкции заряда (полиамида и пироксилино-целлюлозного полотна) при отрыве из-за недостаточной стойкости к нитроэфирам и высокой гигроскопичности, что недопустимо в перспективных зарядах танкового выстрела, работающих в жестких ударных и эксплуатационных условиях.

Для получения эпоксидной композиции эпоксидную диановую смолу ЭД-20 или ЭД-16 разогревают при температуре 70-80°С, вводят расчетные навески алифатической смолы ДЭГ-1, диоктилфталата, окиси цинка и аэросила, тщательно перемешивают до однородной массы и вводят навеску полиэтиленполиамина. Эпоксидную композицию готовят в обычном мешателе, снабженном рубашкой обогрева и вакуумной линией. Готовая эпоксидная композиция имеет цвет от светло-желтого до белого цвета, однородная и без воздушных включений.

Компоненты эпоксидной композиции паспортизованы и выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса.

Предлагаемая эпоксидная композиция имеет следующие достоинства:

1. Обладает хорошими технологическими свойствами, необходимыми для качественного склеивания деталей узла заряда:

- необходимой вязкостью (4,5 Па-с);

- широким диапазоном эксплуатации (от минус 50°С до плюс 50°С);

- высокой сорбционной стойкостью к нитроэфирам.

2. Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность зарядов танкового выстрела и упрощает технологию сборки его дополнительного заряда.

3. Обеспечивает надежную ориентацию заряда в кассете боеукладки. Испытания натурных зарядов 125-мм танковых выстрелов “Свинец-1,2” на испытательной базе полигона военной части 33157, изготовленных с использованием предлагаемой эпоксидной композиции, показали положительную работоспособность в широком интервале температур (от минус 50°С до плюс 50°С), влажностных и ударных, в том числе эксплуатационных, нагрузок.

Изобретение относится к эпоксидной композиции, которая применяется в качестве клея для прочного соединения деталей из полиамидного материала, используемых для установки заряда артиллерийских выстрелов раздельно-гильзового заряжания в боеукладке танка с деталями их сгораемых корпусов из пироксилино-целлюлозного полотна. Эпоксидная композиция содержит следующее соотношение компонентов, % вес.: 64,8-68,4 эпоксидной диановой смолы, 9,0-11,0 полиэтиленполиамина, 6,5-8,5 эпоксидной алифатической смолы, 6,5-8,5 диоктилфталата, 3,5-5,5 окиси цинка, 2,1-3,5 аэросила 380. Изобретение позволяет получить клеевую композицию с большой живучестью, широким диапазоном эксплуатации температур и высокой сорбционной стойкостью к нитроэфирам. 2 табл.

Эпоксидная клеевая композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, пластификатор - производные фталата, механическую смесь окиси цинка и аэросила, отличающаяся тем, что она содержит в качестве отвердителя полиэтилен-полиамин, в качестве пластификатора диоктилфталат, и дополнительно эпоксидную алифатическую смолу при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Эпоксидная диановая смола 64,8-68,4

Алифатическая смола 6,5-8,5

Диоктилфталат (ДОФ) 6,5-8,5

Окись цинка 3,5-5,5

Аэросил 2,1-3,5

Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 9,0-11,0