СВЯЗУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРОПИТКИ АРМИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА ПРИ БРОНИРОВАНИИ ЗАРЯДОВ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА МЕТОДОМ ОБМОТКИ Российский патент 2007 года по МПК C08L63/02 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и касается создания связующего состава для пропитки армирующих материалов, в частности стеклоленты, стеклонити и т.п., при бронировании зарядов из твердого ракетного топлива (ТРТ) методом обмотки, а также при изготовлении намоточных бронечехлов, скрепляемых с топливом в процессе формования заряда.

В известных связующих применяются различные эпоксидные, эпоксидно-диановые, эпоксидно-алифатические смолы и полиэфирные системы в сочетании с различными пластификаторами и отвердителями с целью достижения необходимых прочностных, адгезионных и технологических характеристик.

К материалам бронепокрытия зарядов ТРТ, разрабатываемых для бронирования их методом обмотки, предъявляются ряд специфических требований. Так, с появлением новой высокоточной техники на вооружении армии очень остро стоит вопрос повышения теплостойкости и термостойкости материалов, используемых для бронирования зарядов, что связано со значительным аэродинамическим нагревом корпуса ракетного двигателя (РД) и соответственно топливного заряда. Теплостойкость материала бронирующего покрытия можно оценивать по температуре стеклования, отвечающей точке перехода полимерного материала из жесткого в пластичное состояние. Температура стеклования отвержденного связующего состава в бронепокрытии должна быть не ниже 145°С.

Известен ряд эпоксидных составов, приведенных в кратком энциклопедическом словаре "Энергетические конденсированные системы" под ред. академика Б.П.Жукова, но они используются с целью бронирования методом намазки или заливки в зазор для прочного скрепления отдельных блоков или готовых шашек к корпусу.

Известно эпоксидное связующее для стеклопластиков (RU №2145617 от 03.08.1999 - прототип) на основе эпоксидиановой смолы, отвержденной изометилтетрагидрофталевым ангидридом, но оно не может быть использовано для бронирования зарядов из ТРТ из-за присутствия в модификаторе летучих веществ, т.к. в нем содержится смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, которые за время отверждения связующего не успевают улетучиться из бронепокрытия и в дальнейшем ухудшают приграничный слой как топлива, так и бронепокрытия, тем самым снижая адгезионную прочность. Кроме этого, температура стеклования его не превышает 95°С. Это отрицательно сказывается на работе бронированного заряда.

Технической задачей настоящего изобретения является создание связующего состава для пропитки армирующих материалов, в частности стеклоленты, стеклонити, на основе эпоксидных смол, отвержденных жидким отвердителем, обладающего наряду с повышенной жизнеспособностью при температуре обмотки 50-60°С приемлемой вязкостью не более 60 с, определенной на вискозиметре ВЗ-1 при температуре 50-60°С, и высокой температурой стеклования до 145°С.

Технический результат достигается за счет того, что в рецептуре связующего состава для пропитки стеклоленты и стеклонити используется сочетание эпоксидиановой смолы с молекулярной массой (М.М.) 390-430 с эпоксидиановой смолой с молекулярной массой 480-540, взятых в соотношении 1:1, и дополнительно содержит эпоксициануровую смолу, модифицированную продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, отвержденные изометилтетрагидрофталевым ангидридом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола с молекулярной массой 390-430 15,89 -17,29 эпоксидиановая смола с молекулярной массой 480-540 15,89 -17,29 эпоксициануровая смола 13,62- 14,82 продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином 9,1 - 9,9 изометилтетрагидрофталевый ангидрид 40,7-45,5

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого изобретения заключаются в том, что для обеспечения требуемых технологических, адгезионных и механических свойств готового материала в рецептуре связующего состава вместо эпоксидиановой смолы используется сочетание эпоксидиановых смол, взятых в соотношении 1:1, эпоксициануровая смола, модифицированная продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином. Это позволило не только добиться приемлемой вязкости не более 60 с, определенной при температуре 50-60°С на вискозиметре ВЗ-1, качественной пропитки стеклоленты и стеклонити, но и придать отвержденному связующему составу высокую температуру стеклования на уровне 145°С при сохранении высоких адгезионных и механических характеристик.

Заявляемые пределы соотношений компонентов определены экспериментальным путем и зависят от содержания эпоксидных групп в эпоксидиановых и эпоксициануровой смолах, а также в продукте конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, обеспечивая достижение высокого комплекса физико-механических характеристик бронепокрытия.

В таблице 1 приведены рецептура прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего.

В таблице 2 приведены свойства прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего.

Таблица 1
Рецептура прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего Наименование компонентаСодержание компонента, %ПрототипПример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 5Эпоксидная диановая смола50-55-----Эпоксидиановая смола с молекулярной массой 390-430-17,2615,8916,2516,3817,29Эпоксидиановая смола с молекулярной массой 480-540-17,2615,8916,2516,3817,29Эпоксициануровая смола-14,7813,6213,9314,0414,82Продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином-9,69,19,39,69,9Изометилтетрагидрофталевый ангидрид43-4841,1045,5044,2743,6040,72,4,6-трис(диметиламинометил)
фенол0,2-0,5-----Модификатор1,5-2,7-----

Таблица 2
Свойства прототипа и предлагаемого эпоксидного связующегоНаименование показателяЗначение показателяПрототипПример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 51. Вязкость по ВЗ-1,      с при Т=плюс      50-60°С10560606060602. Жизнеспособность,      ч при Т=плюс      50-60°С36,06,06,06,06,03. Температура стеклования, °С951454. Прочность адгезии      между эпоксидным      связующим и стеклолентой,      кгс/см²      при Т=плюс 20°С40-702532612702572695. Прочность при растяжении,      кгс/см²      при Т=плюс 20°С280390350400390395Т=плюс 50°С -----Т=плюс 98°С 330320350330340Т=плюс 130°С 250270260275260Т=минус 50°С 4704905005204806. Модуль упругости      при растяжении,      кгс/см²      при Т=плюс 20°С475061506110600061506100Т=плюс 50°С -----Т=плюс 98°С 55005200530054305470Т=плюс 130°С 32003100350034003300Т=минус 50°С 1391013730140001391013800

Продолжение таблицы 2Наименование показателяЗначение показателяПрототипПример 1Пример 2Пример 3Пример 4Пример 57. Относительное удлинение      при растяжении, %      при Т=плюс 20°С1,22,702,953,002,802,65Т=плюс 50°С -----Т=плюс 98°С -----Т=плюс 130°С 8,18,48,58,38,0Т=минус 50°С0,52,812,973,002,892,95

Из результатов, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемый состав для пропитки армирующих материалов из стеклоленты и стеклонити при бронировании зарядов ТРТ методом обмотки существенно отличается по своим свойствам от прототипа. По сравнению с прототипом предлагаемый связующий состав обладает требуемым уровнем механических, адгезионных и эксплуатационных характеристик. Новизну предлагаемого изобретения составляет использование в своей рецептуре эпоксициануровой смолы, модифицированной продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином.

Изготовление предлагаемого связующего состава и его нанесение осуществляется обычными методами, принятыми для известных бронесоставов.

Благодаря высокой теплостойкости на уровне 145°С предлагаемый связующий состав представляет значительный интерес для применения его на бронированных зарядах к авиационным ракетным системам, подвергающимся значительному аэродинамическому нагреву. Данный связующий состав внедрен на бронированном заряде к авиационному двигателю.

Компоненты, входящие в связующий состав для пропитки армирующего материала, паспартизованы и выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса.

Предлагаемый связующий состав для пропитки армирующего материала (стеклоленты или стеклонити) при бронировании зарядов ТРТ методом обмотки имеет следующие достоинства:

1. Обладает хорошими технологическими свойствами:

- необходимой вязкостью;

- широким диапазоном эксплуатации.

2. Обладает высокой теплостойкостью (до 145°С).

3. Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к связующим составам для пропитки армирующих материалов, в частности стеклонити, стеклоленты, при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки. Предложен связующий состав, содержащий эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 390-430, эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 480-540, эпоксициануровую смолу, продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, изометилтетрагидрофталевый ангидрид. Изобретение позволяет получить отвержденную композицию связующего с высокой теплостойкостью (до 145°С), которая обеспечивает устойчивость изделий к аэродинамическому нагреву. 2 табл.

Связующий состав для пропитки армирующего материала при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки, включающий эпоксидиановую смолу, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, отличающийся тем, что он содержит эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 390-430 в сочетании с эпоксидиановой смолой с молекулярной массой 480-540, взятых в соотношении 1:1, и дополнительно содержит эпоксициануровую смолу, модифицированную продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола с молекулярной массой 390-43015,89-17,29эпоксидиановая смола с молекулярной массой 480-54015,89-17,29эпоксициануровая смола13,62-14,82продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином9,1-9,9изометилтетрагидрофталевый ангидрид40,7-45,5