Термопластичный бронесостав для покрытия вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива

Термопластичный бронесостав для покрытия вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива

Реферат

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) этанолпродукт 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.

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.