Полимерная композиция для скрепления забронированного заряда твердого ракетного топлива с корпусом газогенератора

Полимерная композиция для скрепления забронированного заряда твердого ракетного топлива с корпусом газогенератора

Реферат

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	Пример3	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».

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