КРЕПЯЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОРОХОВЫХ ЗАРЯДОВ ПРОТИВОТАНКОВЫХ ГРАНАТ Российский патент 2012 года по МПК C09J175/04 C08L75/04 C08G18/10 C08G18/32 C08G18/42 C08K5/13 

Изобретение относится к области создания композиций, используемых в качестве конструкционных адгезивов для соединения в единый узел элементов многошашечного заряда в изделиях, работающих в условиях высокоскоростных ударных нагрузок в широком интервале температур.

Известна полиуретановая композиция УП-4-262-1-ОСТ В84-167-90 - (прототип 1) на основе полиуретана и эпоксидной смолы, нашедшая использование в ракетных двигателях твердого топлива противотанковых гранат.

Недостатком этой композиции является высокая температура стеклования и наличие фазовых превращений с потерей веса при нагреве до температур более 60°С, что на практике после хранения при высоких температурах привело к появлению микротрещин и сужению интервала эксплуатации от требуемого минус 50°С… плюс 50°С до минус 20°С… плюс 50°С.

Известен полисилоксановый герметик ВИКСИНТ-У-2-28 ТУ 38.303-04-04-90 (прототип 2) с более низкой температурой стеклования (минус 56°С), также используемый в ракетных двигателях твердого топлива противотанковых гранат. Недостатком этой композиции является появление в ее структуре при длительном хранении (более 4…5 лет) порообразующих газов, по мере накопления которых резко уменьшаются прочностные свойства при температурах (30°С и более), приводящие к разрушению зарядов при их боевом применении.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в возможности получения крепящего состава, сохраняющего после длительного хранения прочностные и адгезионные параметры, ответственные за работоспособность зарядов противотанковых гранатометов как в диапазоне от высоких (30°С и более), так и низких (минус 20°С… и ниже) температур.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является многофункциональная клеевая композиция на основе бифункционального форполимера с концевыми изоцианатными группами, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, диоктилсебацината, 1,4 - бутандиола и мета-фенилендиамина - ВТ-21, ТУ 2513-020-00152000-2003 изм.1, 2. (Федеральное Казенное предприятие «Казанский государственный казенный пороховой завод»), применяемая в зарядах противотанковых гранатометов (прототип 3).

Обладая рядом преимуществ перед указанными выше прототипами 1 и 2 композиции УП-4-262-1-ОСТ В84-167-90 и ВИКСИНТ-У-2-28 ТУ 38.303-04-04-90, последняя (прототип 3) композиция имеет в составе мета-фенилендиамин (МФДА) ГОСТ 5826-78, являющийся химически опасным веществом (класс опасности 1) с относительно низкой температурой плавления плюс 63-64°С, что в процессе переработки полуфабриката - комплексного отвердителя, в состав которого и входит МФДА - при температуре уже 110…120°С имеет место его эмиссия в рабочей зоне, где присутствуют лица, занятые изготовлением зарядов и пофазным контролем, что обуславливает принятие дополнительных мер защиты персонала.

Кроме того, прототип 3 при использовании в зарядах новейших противотанковых систем показал необходимость увеличения его прочностных характеристик, в том числе для создания «запаса» прочности для новых разработок.

Для увеличения такого «запаса» прочности предлагается ввести в композицию целевую добавку Агидол 51, 52, 53 - смесь 2-диметиламинометилфенола, 4-диметиламинофенола, 2,6-бис-(диметиламинометил)фенола, 2,4-бис-(диметиламинометил)фенола, 2,4,6-трис-диметиламинометил)фенола с преимущественным содержанием последнего компонента (ТУ 38.30356-86), который специфически воздействует на ход химического процесса отверждения композиции с получением более регулярной пространственной полимерной сетки материала, тем самым повышая прочностные характеристики.

Целью предлагаемого изобретения является:

а) разработка композиции, исключающей возможность случайных воздействий опасных для здоровья персонала веществ, в том числе при возникновении технологических неполадок и аварий;

б) улучшение прочностных характеристик композиции для увеличения надежности функционирования зарядов, возможности ее использования при создании новых образцов гранатометов с повышенной дальностью, что обычно достигается за счет роста плотности заряжения, увеличивающей уровень газодинамических нагрузок как на пороховые элементы, так и на узел их скрепления с дном двигателя.

Указанная цель достигается:

а) заменой регулятора молекулярной структуры - МФДА на пара-фенилендиамин ГОСТ 5848-73, ТУ 6-09-5174-84;

б) ужесточением требований по разбросу содержания концевых изоцианатных групп между партиями основного вещества форполимера от 5,8… до 6,3% мас.;

в) введением целевой добавки Агидол 51, 52, 53 - смесь 2-диметиламинометилфенола, 4-диметиламинофенола, 2,6-бис(диметиламинометил) фенола, 2,4-бис-(диметиламинометил)фенола, 2,4,6-трис-диметиламинометил)фенола с преимущественным содержанием последнего компонента ТУ 38.30356-86.

Для получения указанного технического результата изменяется рецептура композиции (таблица 1).

Таблица 1 Рецептура композиций Компонент Прототип Предлагаемая композиция Содержание м.ч. 1. Бифункциональный форполимер с концевыми изоцианатными группами с содержанием, % мас. 100
5,6…………6,4 100
5,8…………6,3 2. 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан 10,6-12,8 10,6-12,8 3. Диоктилсебацинат 15,9……19,2 15,9……19,2 4. 1,4-бутандиол 1,2………1,4 1,2………1,4 5. Мета-фенилендиамин 0,31-0,35   6. Пара-фенилендиамин   0,31-0,35 7. Агидол 51, 52, 53 - 0,015-0,030

В данной композиции химически опасное вещество мета-фенилендиамин ГОСТ 5826-78 заменен на пара-фенилендиамин ГОСТ 5848-73, ТУ 6-09-5174-84 с температурой плавления 147°С, относящийся к веществам 3 класса опасности.

Сравнительный комплекс показателей композиций приведен в таблице 2.

Таблица 2 Сравнительный комплекс показателей композиций Показатели Прототип Предлагаемая композиция 1. Условная прочность при растяжении, МПа в пределах 8-15 14-20 2. Относительное удлинение, % в пределах 280-430 250-350 3. Прочность связи с металлом при отслаивании от алюминиевого сплава Д16, кН/м 3,0-3,6 4,5-6,0 Наличие разрушений в натуральных изделиях Температура при испытаниях, °С   15 40 15 40 - начальная скорость штатная отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует более 40 опытов - начальная скорость, увеличенная на 8.10% (за счет массы заряда) отсутствует отсутствует 2 опыта из 40 отсутствует более 500 опытов отсутствует более 200 опытов

Сохранность качества предлагаемой композиции проверена ускоренными климатическими испытаниями, имитирующими 12 лет натурного хранения в жарком сухом климате. Отклонение контролируемых параметров не выходит за установленные требования таблица 3.

Таблица 3 Результаты после ускоренных климатических испытаний Показатели Норма по ТУ Прототип Предлагаемая композиция 1. Условная прочность при растяжении, МПа в пределах не менее 6,0 6-13 12-18 2. Относительное удлинение, % в пределах 200 250-320 240-340 3. Прочность связи с металлом при отслаивании от алюминиевого сплава Д16, кН/м Не менее 3 Менее 3 4,2-5,6 Температура при испытаниях, °C Наличие разрушений в натурных изделиях 15 40 15 40 15 40 а) начальная скорость штатная     отсутствует Отсутствуют 30 опытов из 40 отсутствует Отсутствует более 30 опытов б) начальная скорость, увеличенная на 8………10% (за счет массы заряда)     Отсутствует в 45 опытах из 50 Отсутствуют в 36 опытах из 40 Отсутствуют более 450 опытов Отсутствуют более 180 опытов

Настоящее изобретение относится к полиуретановой клеящей композиции, используемой для соединения в единый узел элементов многошашечного заряда. Композиция включает м.ч.: 100 - бифункционального форполимера с концевыми изоцианатными группами, 10,6-12,8 - 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметана, 15,9-19,2 - диоктилсебацината, 1,2-1,4 - 1,4-бутандиола, 0,31-0,35 - парафенилендиамина и 0,015-0,030 - Агидола 51, 52, 53 (смесь 2-диметиламинометилфенола, 4-диметиламинофенола, 2,6-бис (диметиламинометил)фенола, 2,4-бис-(диметиламинометил)фенола, 2,4,6-трис-диметиламинометил)фенола. Технический результат - получение крепящего состава, сохраняющего после длительного хранения прочные и адгезионные параметры, ответственные за работоспособность зарядов противотанковых гранатометов как в диапазоне от высоких (30°С и более), так и низких (минус 20°С… и ниже) температур, а также исключающего возможность случайных воздействий опасных для здоровья персонала веществ, в том числе при возникновении технологических неполадок и аварий. 3 табл.

Полиуретановая клеящая композиция, используемая для соединения в единый узел элементов многошашечного заряда и включающая бифункциональный форполимер с концевыми изоцианатными группами, 3,3'-дихлор-4,4'-диаминодифенилметан, диоктилсебацинат, 1,4-бутандиол, пара-фенилендиамин и Агидол 51,52,53 (смесь 2-диметиламинометилфенола, 4-диметиламинофенола, 2,6-бис (диметиламинометил)фенола, 2,4-бис-(диметиламинометил)фенола,2,4,6-трис-диметиламинометил)фенола):
Бифункциональный форполимер с концевыми   изоцианатными группами 100 м.ч. 3,3'-Дихлор-4,4'-диаминодифенилметан 10,6-12,8 Диоктилсебацинат 15,9-19,2 1,4-Бутандиол 1,2-1,4 Пара-фенилендиамин 0,31-0,35 Агидол 51,52,53 0,015-0,030