ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СКРЕПЛЕНИЯ ЗАБРОНИРОВАННОГО ЗАРЯДА ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА С КОРПУСОМ ГАЗОГЕНЕРАТОРА Российский патент 2013 года по МПК C09J109/00 C06D5/00 C06B21/00 

Изобретение относится к крепящей полимерной композиции, предназначенной для скрепления забронированного заряда твердого ракетного топлива (ТРТ) с корпусом газогенератора (ГГ), исключающей продольное перемещение заряда в корпусе ГГ.

Известен крепящий состав по патенту РФ №2264427, кл. C09J 175/04, C09J 109/00, для изготовления изделий щеточного типа. Данный состав обладает удовлетворительными механическими, адгезионными характеристиками и низкой температурой хрупкости. Недостатками указанного крепящего состава является сравнительно высокая температура отверждения (80°С), недостаточная жизнеспособность (до 20 минут), высокая начальная вязкость 30 Па·с, затрудняющая скрепление забронированного заряда с корпусом ГГ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является крепящий полиуретановый состав для бронирования и скрепления забронированного заряда твердого ракетного топлива с корпусом газогенератора по патенту РФ №2405802, кл. C09J 175/04, C09J 109/00, С06В 21/00, F42B 10/40, взятого в качестве прототипа.

Недостатком данного крепящего полиуретанового состава является недостаточный уровень технологичности, что связано с относительно высокой начальной вязкостью 15-20 Па·с и низкой жизнеспособностью 40-60 минут.

Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в снижении вязкости крепящего состава и повышении его жизнеспособности для обеспечения технологичности процесса.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая полимерная композиция включает гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук СКД-ГТРА, 1,4-бутандиол, углерод технический, гексаметилендиизоцианат, дибутилдилаурат олова, и дополнительно содержит N,N,N',N'-тетракис-(-2-

гидроксипропил-)-этилендиамин (лапромол 294) и простой полиэфир с молекулярной массой 1000 (лапрол 1052) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гидроксилсодержащий полибутадиеновый   каучук СКД-ГТРА 58,9-69,0 1,4-бутандиол 1,74-2,22 Лапрол 1052 13,1-17,75 Лапромол 294 0,48-0,62 гексаметилендиизоцианат 10,9-13,9 углерод технический 1-10,0 дибутилдилаурат олова (сверх 100%) 0,02

В полимерную композицию входит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук СКД-ГТРА (ТУ 38.103315-86) с концевыми гидроксильными группами, что позволяет получить пригодный для литья крепящий полиуретановый состав с высокими физико-механическими свойствами, с высокой гидролитической и химической стойкостью. Высокие эластические показатели отвержденного состава обеспечивает удлинитель цепи 1,4-бутандиол (ТУ 6-14-59-90) и сшивающий агент - лапромол 294 (ТУ 2226-010-10488057-94), который одновременно является катализатором процесса уретанообразования. Улучшение технологических свойств полимерной композиции (снижение вязкости, увеличение жизнеспособности) достигается введением лапрола 1052 (ГОСТ 2226-411-05761784-95), совместимого с олигобутадиеновой структурой, с последующим его участием в процессе сшивания полимерной цепи. Требуемые физико-механические характеристики достигаются за счет использования в составе наполнителя - углерода технического (ГОСТ 7885-86). Предлагаемая полимерная композиция отверждается при температуре 15-35°С в результате реакции гексаметилендиизоцианата (ТУ 113-03-38-104-90) с гидроксилсодержащими компонентами. При приготовлении полимерной композиции применено стехиометрическое соотношение реакционноспособных групп (TVCO-групп отвердителя и ОH-групп гидроксилсодержащих компонентов) с небольшим избытком диизоцианата. Оптимальные свойства вулканизата были достигнуты при соотношении NCO/OH=1,55 моль/1,0 моль. Использование металлоорганического катализатора отверждения - дибутилдилаурата олова (ТУ 6-02-1-001-88 или ТУ 6-02-1-002-88) обеспечивает регулирование технологических характеристик (жизнеспособность, время отверждения).

Расчет массовых частей для полиуретановой композиции производится исходя из мольных соотношений и молекулярных масс компонентов.

В смеситель, снабженный мешалкой и обогревом, последовательно загружают каучук СКД-ГТРА, 1,4-бутандиол, лапромол 294, лапрол 1052, дибутилдилаурат олова, углерод технический, тщательно перемешивают шпателем вручную до полного смачивания углерода технического, затем премешивают мешалкой без вакуума в течение 10 минут при температуре 85±5°С, далее вакуумируют в течение 30 минут при температуре 85±5°С и давлении (минус 0,9 - минус 1) кгс/см. Смесь при непрерывном перемешивании и вакуумировании охлаждают до температуры 15±5°С, затем загружают гексаметилендиизоцианат и тщательно перемешивают и вакуумируют при температуре 15±5°С и давлении (минус 0,9 - минус 1) кгс/см² в течение 5-10 минут. Готовый состав выгружают в расходную емкость, заливают в камеру ГГ и погружают забронированный заряд ТРТ в корпус с полимерной композицией, проворачивают вокруг оси не менее 5 раз. Затем с помощью специальной центрующей оснастки забронированный заряд ТРТ центруют и поджимают, отверждают состав при температуре 15-35°С в течение не менее 72 часов. После отверждения центрующую оснастку извлекают.

Таблица 1 Рецептура и свойства предлагаемой полимерной композиции по примерам и прототипа Наименование показателя Наименование показателя Прототип Пример 1 Пример 2 Пример
3 Пример 4 Пример 5 1 2 3 4 5 6 7 Массовая доля, %             Каучук СКД-ГТРА 74,42-83,63 64,3 63,6 64,4 64,8 63,95 Лапрол 1052 - 12,6 13,1 15,2 17,75 18,4 1,4-бутандиол 1,63-2,11 1,79 1,77 2,05 2,18 2,17 Лапромол 294 - 0,40 0,48 0,55 0,62 0,72 Триметилолпропан 0,07-0,09 - - - - - Гексаметилендиизо-цианат 8,90-11,53 10,91 11,05 12,8 13,65 13,76 Углерод технический 0,5-5,0 10,00 10,00 5,00 1,00 1,00 Трансформаторное масло 4,76-13,04 - - - - - Дибутилдилаурат олова (сверх 100%) 0,02-0,03 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 Прочность при растяжении, кгс/см, при температуре плюс 20°С 46,0-62,6 57 62 51,3 45 41 плюс 50°С 24,2-26,3 33,5 34,3 33,2 26,5 23 минус 50°С 64,6-78,1 124,3 126,4 118,4 106,1 96 Относительное удлинение при разрыве, %, при температуре плюс 20°С 500-765 340 350 400 420 450 плюс 50°С 344,3-378,6 300 320 350 380 420 минус 50°С 312,5-379,4 320 330 380 390 440

1 2 3 4 5 6 7 Модуль упругости при 2%-м растяжении, кгс/см при температуре плюс 20°С 141-166 340 350 280 260 230 плюс 50°С 137-184 300 320 250 210 200 минус 50°С 175-230 500 525 495 410 320 Твердость по Шору А - 78 78 76 74 74 Вязкость при 20°С, Па·с 15-20 3,4 3,2 2,0 1,5 1,2 Жизнеспособность, мин 40-60 90 100 120 150 160 Температура отверждения, °С 15-35 15-35 Температура стеклования, °С минус 76,5-минус 83,5 - минус 67 минус 67 минус 68 -

Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что использование лапрола 1052 и лапромола 294 позволяет снизить вязкость полимерной композиции и увеличить жизнеспособность. Однако при выходе соотношений компонентов за заявленные пределы, как показано в примерах 1 и 5, уровень прочности перестает удовлетворять требуемым параметрам. Таким образом, можно сделать вывод, что указанные пределы соотношений между компонентами являются оптимальными с точки зрения достижения требуемого комплекса физико-механических свойств, так и технологичности предлагаемой полимерной композиции, а именно:

- вязкость полимерной композиции при температуре 20°С 1,5-3,2 Па·с, что позволяет использовать его для скрепления методом заливки его в камеру ГГ с последующим вытеснением его бронированным зарядом ТРТ;

- жизнеспособность полимерной композиции возросла в 2-3 раза по сравнению с прототипом и составила 100-150 минут.

Все вышеизложенное позволяет использовать полимерную композицию для скрепления забронированного заряда из ТРТ с корпусом ГГ, при этом обеспечить высокую эксплуатационную надежность заряда из ТРТ в широком температурном диапазоне эксплуатации (в пределах ±50°С) в течение длительного гарантийного срока хранения.

Предлагаемая полимерная композиция проверена с положительными результатами при бронировании и скреплении модельного заряда ТРТ с камерой ГГ на опытном химическом заводе ФГУП «НИИПМ».

Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки крепящей полимерной композиции, предназначенной для скрепления забронированного заряда из твердого ракетного топлива (ТРТ) с корпусом газогенератора (ГГ), исключающего продольное перемещение заряда в корпусе ГГ. Полимерная композиция содержит гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук СКД-ГТРА, 1,4-бутандиол, углерод технический, гексаметилендиизоцианат, дибутилдилаурат олова и дополнительно содержит сочетание N,N,N',N'-тетракис-(-2-гидроксипропил-)-этилен диамина (лапромол 294) и простой полиэфир с молекулярной массой 1000 (лапрол 1052). Технический результат изобретения - получение полимерной композиции с низкой начальной вязкостью, с повышенной жизнеспособностью в процессе переработки, отверждением при нормальной температуре окружающей среды с обеспечением высоких физико-механических свойств. Предлагаемая крепящая полимерная композиция способна обеспечить высокую эксплуатационную надежность заряда из ТРТ в широком температурном диапазоне эксплуатации (в пределах±50°С) в течение длительного гарантийного срока хранения. 1 табл., 5 пр.

Полимерная композиция для скрепления забронированного заряда твердого ракетного топлива с корпусом газогенератора, включающая гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук СКД-ГТРА, 1,4-бутандиол, углерод технический, гексаметилендиизоцианат, дибутилдилаурат олова, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит N,N,N',N'-тетракис-(-2-гидроксипропил-)-этилендиамина (лапромол 294) и простой полиэфир с молекулярной массой 1000 (лапрол 1052) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гидроксилсодержащий полибутадиеновый   каучук СКД-ГТРА 58,9-69,0 1,4-бутандиол 1,74-2,22 лапрол 1052 13,1-17,75 лапромол 294 0,48-0,62 гексаметилендиизоцианат 10,9-13,9 углерод технический 1,0-10,0 дибутилдилаурат олова (сверх 100%) 0,02