Эпоксидная композиция

Эпоксидная композиция

Реферат

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 1
Рецептура предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа
Наименование компонентов	Содержание компонентов предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа
	Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
1. Эпоксидная диановая смола	63-69	64,8	67,4	67,14	68,2	68,4
Сочетание	2. Алифатическая смола	-	7,5	6,5	7.46	8,5	7,3
	3. Диоктилфталат		8,5	8,3	7,50	7,0	6,5
	4. Окись цинка	3-5	5,0	3,5	4,50	4,5	5,5
	3.Аэросил	15-25	3,2	3,5	3,00	2,8	2,1
6. Полиэтилен-полиамин	-	11,0	10,8	10,40	9,0	10,2
7. Ди-2-(этилгексил) фталат	9-11	-	-	-	-	-
8. ДТБ-2 (соконденсат диэтилентриамина и бутилметакрилата)	25-29	-	-	-	-	-

Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа
Наименование показателей	Свойства предлагаемой эпоксидной композиции и прототипа
	Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
1	2	3	4	5	6	7
1.Предел прочности при растяжении, кгс/см2, при 20°С	-	251,1	258,2	262,0	269,0	287,0
50°С	-	135,0	146,0	154,0	158,0	163,0
минус 50°С	-	131,4	143,6	151,9	164,5	172,7
Продолжение таблицы 2
1	2	3	4	5	6	7
2. Модуль упругости при растяжении,
кгс/см2, при 20°С	-	14190	15130	15550	15610	16509
50°С	-	3915	4070	4198	4220	4235
минус 50°С	-	22700	23172	23413	24130	26710
3. Относительное удлинение при растяжении, минус %,
при 20°С	-	1,9	1,7	1,6	1,4	1,3
50°С	-	7,4	6,8	6,7	6,1	5,4•
50°С	-	0,81	0,69	0,65	0,6	0,5
4. Исходная прочность адгезии при отрыве, кгс/см2*,
при 20°С	-	9,9К	9,05К	9,12К	9,0К	9,7К
50°С	-	6,5К	6,0К	6,1К	6,7К	7,1К
минус 50°С	-	16,8К	15,9К	16,46К	17,8К	19,5К
5. Исходная прочность адгезии при сдвиге, кгс/см2,	для различных материалов
при 20°С	13-160А	18,6К	18,5К	18,7К	18,6К	19,1К
50°С	-	12,5К	12,0К	12,1К	12,0К	12,9К
минус 50°С	-	34,1 К	35,0К	34,2К	35,1К	34,8К
6. Прочность адгезии после выдержки при влажности 98% в течение 15 суток, кгс/см2 при 30°С,
при отрыве	-	9,0К	8,7К	8,4К	8,5К	8,9К
при сдвиге	-	22,8К	24,3К	22,6К	23,7К	22,7К
7. Прочность адгезии после выдержки в воде в течение 1 часа, кгс/см2 при 20°С,
при отрыве	-	12,9К	12,1К	12,3К	12,7К	13,1К
при сдвиге	-	24,0К	22,9К	23,2К	24,1К	25,0К
8. Прочность адгезии после выдержки при температуре 60°С в течение 6 часов, кгс/см2 при температуре 60°С
при отрыве	-	7,9К	7,1К	7,2К	7,6К	8,0К
при сдвиге		24,9К	24,1К	24,2К	24,7К	25,1К

Продолжение таблицы 2
1	2	3	4	5	6	7
9. Прочность адгезии после попеременного термостатирования
кгс/см2, при отрыве при		8,0К	7,9К	7,0К	7,1К	7,8К
сдвиге	-	22,8К	21,9К	21,7К	22,1К	23,0К
10. Прочность адгезии после термостатирования при температуре 70°С в течение 20 суток, при температуре 70°С
при отрыве	-	3,5К	3,1К	3,2К	3,6К	3,7К
при сдвиге	-	11,9К	11,5К	10,96К	11,1К	12,6К
11. Сорбционная стойкость эпоксидной композиции к нитроэфирам в % при термостатировании при 60°С в течение:
20 суток	-	0,69	0,67	0,65	0,66	0,68
60 суток	-	0,79	0,77	0,75	0,73	0,79
Примечание: 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.

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