ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ БРОНЕСОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ВКЛАДНОГО ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО МЕДЛЕННОГОРЯЩЕГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2013 года по МПК C09D101/12 C06D5/00 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке бронирующего состава для вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива (МГТ).

Известны рецептуры бронесоставов на основе ацетилцеллюлозы - патенты RU 2179989 от 27.02.2002 и RU 2276174 от 19.01.2005, наносимые на заряды твердого ракетного топлива способом литья под давлением на термопластавтомате. Однако данные бронесоставы не имеют прямой адгезии к МГТ. Известен состав для бронирования заряда термопластичного топлива - патент RU 2215723 от 11.01.2002, МПК C06B 21/00, С06D 5/00, взятый авторами за прототип. Достоинством прототипа является высокая прочность скрепления бронесостава с топливом, достигающая когезионной прочности скрепляемых материалов. Недостаток патента-прототипа - длительность цикла бронирования им заряда, который может достигать трех суток вместе с сушкой заряда после бронирования для удаления используемых при бронировании растворителей.

Технической задачей патентуемого изобретения является разработка термопластичного бронесостава на основе ацетилцеллюлозы с повышенным показателем текучести расплава для бронирования заряда из МГТ методом литья под давлением на термопластавтомате (ТПА) с сокращением продолжительности бронирования заряда с 3 суток до 2 минут.

Технический результат изобретения заключается в разработке термопластичного бронесостава для бронирования вкладных зарядов из МГТ, включающего ацетилцеллюлозу, триэтил-о-ацетилцитрат и бета-(2,4-динитрофенокси) этанол. В указанный бронесостав для повышения его термостойкости при переработке методом литья под давлением при высоких температурах вводят термостабилизатор в виде продукта конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана, в качестве которого используют эпоксидные смолы марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40. При этом указанные смолы должны иметь молекулярный вес 300÷600 и содержание эпоксидных групп 15÷33.

Термопластичный бронесостав содержит компоненты при соотношении, мас.%:

Ацетилцеллюлоза 44-50 Триэтил-о-ацетилцитрат 46-52 Бета-(2,4-динитрофенокси) этанол 3,0-3,7 Продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана 0,3-1,0

Заявляемые пределы соотношений компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными, обеспечивая удовлетворительные механические, адгезионные и технологические свойства бронесостава.

Рецептуры вариантов бронесостава с различным содержанием компонентов, их механические, адгезионные и технологические свойства приведены в таблице. Там же для сравнения показаны соответствующие характеристики материала - прототипа и значения механических характеристик смесевого ракетного топлива типа МГТ.

Показатель текучести расплава определяется по ГОСТ 11645-73 и характеризует реологические свойства бронесостава при следующих условиях:

масса груза - 3,8 кг;

диаметр капилляра - 1,18 мм;

температура испытания - 175°C.

Таблица Наименование показателей Значение показателей Прототип пат. RU 2215723 Топливо типа МГТ Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Компонентный состав, мас.%:               ацетилцеллюлоза 56,0   44,0 50,0 46,0 52,0 41,0 триэтил-о-ацетилцитрат 40,0   52,0 46,0 50,0 43,0 55,7 бета-(2,4-динитрофенокси) этанол
продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана:   -           4,0   3,0 3,7 3,5 4,6 2,5               ЭД-16 -   1,0     0,4   ЭД-24       0,3     0,8 Э-40         0,5     Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин 2,0 - 11,2 4,6 6,5 3,0 15,2 Предел прочности при растяжении, кгс/см², Т=+20°C 160,0 49,2 70,1 115,0 85,0 156,3 58,0 Относительное удлинение, %, Т=+20°C 75,0 3,0 72,8 58,8 61,2 50,1 81,0 Модуль упругости при 5% деформации, кгс/см², Т=+20°C 1900 1800 1312 1750 1605 1870 1118 Прочность адгезии к МГТ, кгс/см², Т=+20°C 60-70 - 61,9 65,4 61,8 - 30,2 Продолжительность бронирования 3 сут - 1,0 мин 2,0 мин 1,5 мин - 1,0 мин

Из данных таблицы следует, что предлагаемые варианты 1-3 термопластичного бронесостава имеют меньшие значения предела прочности при растяжении по сравнению с прототипом, но именно их уровень является предпочтительным для бронирования заряда из «мягкого» топлива типа МГТ, а также выполняется необходимое для надежной работы заряда соотношение: «модуль упругости бронепокрытия» < «модуль упругости топлива». Адгезионные характеристики патентуемого бронесостава (варианты 1-3) и прототипа находятся практически на одном уровне, а показатель текучести расплава значительно выше, чем у прототипа, что позволяет перерабатывать его литьем под давлением при показателе текучести расплава бронемассы (4,6÷11,2 г/10 мин).

Бронесостав варианта 4 с повышенным содержанием ацетилцеллюлозы (52,0%) и бета-(2,4-динитрофенокси)этанола (4,6%) и пониженным содержанием триэтил-о-ацетилцитрата (43,0%) имеет низкое значение показателя текучести расплава - ПТР составляет 3,0 г/10 мин и поэтому не может перерабатываться методом литья под давлением; вариант 5, где содержание триэтил-о-ацетилцитрата составляет 55,7%, что выше заявленного предельного количества, имеет слишком высокий показатель текучести расплава - ПТР 15,2 г/10 мин и требует бронирования при более низких температурах, это приводит к неудовлетворительной адгезии бронесостава к МГТ.

Технология изготовления патентуемого бронесостава заключается в измельчении и сушке порошкообразных компонентов - ацетилцеллюлозы, бета-(2,4-динитрофенокси)этанола, загрузке в разогретый мешатель и перемешивании в течение 5÷10 мин. После этого в мешатель загружается двойная смесь эпоксидной смолы и триэтил-о-ацетилцитрата и масса дополнительно перемешивается в течение 1,0÷1,5 ч. Затем подготовленная бронемасса для обеспечения ее полной гомогенизации и пластификации подвергается трехкратной грануляции на шнек-прессе.

Работоспособность заряда, покрытого патентуемым бронесоставом, на опытно-химическом заводе ФГУП «НИИПМ» подтверждена широким комплексом лабораторных и огневых стендовых испытаний, в том числе попеременным и длительным термостатированием в диапазоне температур ±60°C.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке бронирующего состава для вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива. Бронесостав содержит, мас.%: ацетилцеллюлозу 44-50, триэтил-о-ацетилцитрат 46-52, бета-(2,4 динитрофенокси)этанол 3,0-3,7 и продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана 0,3-1,0, в качестве которого могут быть использованы эпоксидная смола марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40. Изобретение обеспечивает получение термопластичного бронесостава с повышенным показателем текучести расплава, а также сокращение времени бронирования заряда. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

1. Термопластичный бронесостав для покрытия вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива, включающий ацетил-целлюлозу, триэтил-о-ацетилцитрат и бета-(2,4-динитрофенокси)этанол, отличающийся тем, что в качестве термостабилизатора содержит продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ацетилцеллюлоза 44-50 Триэтил-о-ацетилцитрат 46-52 Бета-(2,4-динитрофенокси)этанол 3,0-3,7 Продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана 0,3-1,0

2. Термопластичный бронесостав по п.1, отличающийся тем, что в качестве продукта конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана содержит эпоксидную смолу марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40 с молекулярным весом 300-600 и содержанием эпоксидных групп 15-33.