Огнеэрозионностойкая заливочная композиция с повышенной деформационной способностью

Огнеэрозионностойкая заливочная композиция с повышенной деформационной способностью

Реферат

Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки огнеэрозионностойкой заливочной композиции с повышенной деформационной способностью для бронирования малогабаритных зарядов из баллиститного ракетного топлива.

Известно, что для вкладных зарядов из твердого ракетного топлива (ТРТ) наиболее эффективным компонентом для изготовления заливочных композиций являются ненасыщенные полиэфирные смолы, поскольку нанесение бронесоставов (БС) на их основе на заряды осуществляется общепринятым доступным способом - методом свободной заливки в зазор между корпусом и пороховым зарядом. Однако эти бронесоставы не стойки к эрозии и горючи, поскольку в бронированных зарядах из ТРТ в бронепокрытие мигрируют нитроэфиры, в частности нитроглицерин.

Для снижения процесса миграции и повышения огне-эрозионной стойкости и механической прочности бронепокрытий в практике ракетной техники широко применяют различные наполнители на органической и минеральной основе путем введения их в полиэфирные бронесоставы. Существует большое количество наполнителей: полистирол, поливинилхлорид, двуокись титана, окиси и гидроокиси металлов, асбест, окись кремния, графит, слюда и т.д. (патент ФРГ №1206340 от 02.12.65 г., патенты США №4034676 от 12.07.77 г и №3489714 от 13.01.70 г., патент ФРГ №2524843 от 16.06.77 г.). Покрытия по патенту США №4034676 от 12.07.77 г, содержащие растворитель и наполнитель - слюду, внешним слоем покрывают полимерную основу теплоизоляции внутри камеры сгорания РДТТ и обеспечивают огне-эрозионную стойкость.

Однако использование минеральных наполнителей в составе бронепокрытий, получаемых заливкой на основе ненасыщенных полиэфирных смол, оказывается неприемлемым из-за невозможности равномерного распределения их во всем объеме бронепокрытия, поскольку наполнители в составе оседают и сводят на нет их эффективность.

Например, в книге Краткий энциклопедический словарь ″Энергетические конденсированные системы″ под редакцией Б.П.Жукова описан бронирующий состав, взятый за прототип, который содержит ненасыщенную полиэфирную смолу, органический полимер, минеральный наполнитель и катализатор отверждения.

Несмотря на пригодность его для бронирования и скрепления зарядов с камерой двигателя, ему присущи и существенные недостатки - наличие значительных усадочных явлений. Кроме того, данная заливочная композиция, хотя и обладает огнеэрозионной стойкостью, она имеет низкие деформационные характеристики, недопустимые предъявляемыми к зарядам из двухосновных топлив требованиями.

Вышеуказанные недостатки способствуют появлению дефектов в бронепокрытии в виде раковин и отслоений от топлива из-за малой деформационной способности бронепокрытия.

Другие известные бронирующие составы также не могут быть использованы для бронирования малогабаритных вкладных зарядов из баллиститного топлива, где требуются высокие деформационные свойства.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание такой заливочной композиции, которая обладает и огнеэрозионной стойкостью и высокой деформационной способностью.

Технический результат достигается за счет того, что заливочная композиция для бронирования малогабаритных вкладных зарядов из баллиститного топлива содержит продукт этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в сочетании с механохимической смесью из полибутилметакрилата (ПБМА) и молотой слюды, растворенной в бутилметакрилате, при этом в качестве инициатора отверждения она содержит перекись бензоила, а в качестве активатора отверждения - диметиланилин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- продукт этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем	-1,5-2,5
- наполнитель - механохимическая смесь (полибутилметакрилат и молотая слюда)	-46-48
- бутилметакрилат	-50-52
- перекись бензоила	-0,3-1,0
- диметиланилин	-0-0,5

Механохимическую смесь получают путем соединения 46,5-49,5 мас.% полибутилметакрилата и 50,5-53,5 мас.% молотой слюды в процессе их вальцевания на горизонтальных вальцах, с применением смачивателя - этилового спирта.

Использование продукта этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в сочетании с механохимической смесью из ПБМА и молотой слюды, растворенной в бутилметакрилате, помимо повышения огне-эрозионной стойкости способствует повышению и деформационной способности предлагаемой заливочной композиции и решает проблемы по снижению усадочных явлений и отслоений бронепокрытия от топлива. Используемое сочетание выбранных компонентов обеспечивает технологические свойства заливочной композиции, качественное формирование бронепокрытия, высокие деформационные, адгезионные и баллистические характеристики бронированных зарядов.

В таблице 1 приведена рецептура предлагаемой заливочной композиции, а в таблице 2 приведена зависимость механических, адгезионных характеристик заявляемой композицией и прототипа при температурах плюс 20°С и плюс 50°С и времени отверждения от содержания различного количества перекиси бензоила и диметиланилина.

Таблица 1Рецептура предлагаемой заливочной композиции
Наименование компонентов	Содержание компонентов, мас.%
	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4
1. Продукт этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем	1,5	1,75	2,0	2,5
2. Механохимическая смесь из ПБМА и молотой слюды	48,0	46,0	47,0	47,5
3. Бутилметакрилат	50,0	52,0	51,0	51,5
4. Перекись бензоила	0,3	1,0	0,7	0,55
5. Диметиланилин	0,2	0	0,3	0.5

Таблица 2Свойства и время (утверждения прототипа и предлагаемой заливочной композиции
Наименование показателя	Температура, °С	Величина показателя
		Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4
Относительное удлинение (деформационная способность) при скорости деформации 3,3 мм/мин, %
	+20	3,9-4,8	60,2	93,4	103,0	59,1
	+50	21,0-23,2	135,6	130,1	140,0	144,3
Прочность при	+20	75,0-83,5	92,7,	100,3	102,1	109,2
растяжении при скорости деформации
3,3	+50	45,0-58,3	67,0	70,3	85,7	90,1
мм/мин, кгс/см2
Прочность адгезии к баллиститному
топливу,	+20	41,0-44,0	84,9	88,3	95,1	83,2
кгс/см2	+50	22,0-25,0	30,9	31,0	33,2	33,0
Время отверждения, час
при 90±5°С		14-17	-	-	-	-
70±5°С		-	9,5	9,5	9,0	9,8

Из таблиц 1 и 2 видно, что относительное удлинение и прочность адгезии к баллиститному топливу предлагаемой заливочной композиции во всех случаях имеет более высокие показатели, чем у прототипа (59,1-103,0% против 3,9-4,8%) и (83,2-95,1 кгс/см² против 41,0-44,0 кгс/см²) при температуре 20°С. Деформационная способность предлагаемой заливочной композиции выше, чем у прототипа, более чем в 10 раз, также и время отверждения отличается более чем в 1,5 раза при более низкой температуре отверждения (70±5°С против 90±5°С).

Заявляемые пределы соотношения компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными для формирования структуры полимерной сетки. Повышение деформационных характеристик происходит за счет введения продукта этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в сочетании с механохимической смесью из ПБМА и молотой слюды, растворенной в бутилметакрилате. Данное соотношение компонентов обеспечивает достижение высоких деформационных и адгезионных характеристик отвержденной заливочной композиции.

Данной заливочной композицией бронировались заряды диаметром более 50 мм, например заряды ГГ диаметром 90 мм и длиной 170 мм, диаметром 65,5 мм и длиной 300 мм, диаметром 131 мм и длиной 461 мм.

Толщина бронепокрытия колебалась от 3 до 8 мм в зависимости от требований конструкторской документации. Отверждение заливочной композиции (бронесостава) производили при температуре 20-30°С в течение 15 часов или при температуре 70-75°С в течение не менее 9-9,5 часов против 90±5°С по прототипу в течение не менее 14-17 часов. После охлаждения форм до комнатной температуры заряды распрессовывали и осматривали по внешнему виду. Бронепокрытие на всех типах зарядов было качественное, монолитное без отслоений и усадочных явлений и удовлетворяло требованиям конструкторской и технической документации.

Более низкая температура отверждения предлагаемой заливочной композиции позволяет обеспечить безопасность технологического процесса.

При огневых испытаниях зарядов бронепокрытие сохранялось в виде целого стакана, что свидетельствует о его достаточно высокой огне-эрозионной стойкости и удовлетворительных физико-механических характеристиках.

С использованием предлагаемой заливочной композиции отработан технологический процесс бронирования малогабаритных зарядов из баллиститного ракетного топлива различного диаметра и различной длины и внедрен на ФГУП ″Пермский завод имени С.М.Кирова″.

Изготовление зарядов с использованием данной заливочной композиции позволяет:

- снизить температуру отверждения;

- сократить продолжительность отверждения;

- обеспечить качество бронируемых изделий;

- обеспечить высокие деформационные характеристики с сохранением огнеэрозионной стойкости;

- обеспечить необходимый уровень баллистических характеристик бронированных зарядов;

- обеспечить безопасность технологического процесса.

Таким образом, заявляемая заливочная композиция на основе продукта этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в сочетании с механохимической смесью из ПБМА и молотой слюды, растворенной в бутилметакрилате, обладает меньшим временем отверждения при более низких температурах и высокими деформационными и адгезионными характеристиками. Данная заливочная композиция позволяет изготавливать качественные заряды, обеспечить их работоспособность и обеспечить безопасность технологического процесса при бронировании зарядов.

Огнеэрозионностойкая заливочная композиция с повышенной деформационной способностью, включающая органический полимер, минеральный наполнитель и катализатор отверждения, отличающаяся тем, что она содержит продукт этерификации метакриловой кислоты триэтиленгликолем в сочетании с наполнителем - механохимической смесью полибутилметакрилата и молотой слюды, растворенной в бутилметакрилате, при этом в качестве инициатора отверждения она содержит перекись бензоила, а в качестве активатора отверждения - диметиланилин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт этерификации метакриловой
кислоты триэтиленгликолем	1,5-2,5
Наполнитель - механохимическая смесь
(полибутилметакрилат и молотая слюда)	46-48
Бутилметакрилат	50-52
Перекись бензоила	0,3-1,0
Диметиланилин	0-0,5