Связующий состав для пропитки армирующего материала при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к связующим составам для пропитки армирующих материалов, в частности стеклонити, стеклоленты, при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки. Предложен связующий состав, содержащий эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 390-430, эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 480-540, эпоксициануровую смолу, продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, изометилтетрагидрофталевый ангидрид. Изобретение позволяет получить отвержденную композицию связующего с высокой теплостойкостью (до 145°С), которая обеспечивает устойчивость изделий к аэродинамическому нагреву. 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и касается создания связующего состава для пропитки армирующих материалов, в частности стеклоленты, стеклонити и т.п., при бронировании зарядов из твердого ракетного топлива (ТРТ) методом обмотки, а также при изготовлении намоточных бронечехлов, скрепляемых с топливом в процессе формования заряда.

В известных связующих применяются различные эпоксидные, эпоксидно-диановые, эпоксидно-алифатические смолы и полиэфирные системы в сочетании с различными пластификаторами и отвердителями с целью достижения необходимых прочностных, адгезионных и технологических характеристик.

К материалам бронепокрытия зарядов ТРТ, разрабатываемых для бронирования их методом обмотки, предъявляются ряд специфических требований. Так, с появлением новой высокоточной техники на вооружении армии очень остро стоит вопрос повышения теплостойкости и термостойкости материалов, используемых для бронирования зарядов, что связано со значительным аэродинамическим нагревом корпуса ракетного двигателя (РД) и соответственно топливного заряда. Теплостойкость материала бронирующего покрытия можно оценивать по температуре стеклования, отвечающей точке перехода полимерного материала из жесткого в пластичное состояние. Температура стеклования отвержденного связующего состава в бронепокрытии должна быть не ниже 145°С.

Известен ряд эпоксидных составов, приведенных в кратком энциклопедическом словаре "Энергетические конденсированные системы" под ред. академика Б.П.Жукова, но они используются с целью бронирования методом намазки или заливки в зазор для прочного скрепления отдельных блоков или готовых шашек к корпусу.

Известно эпоксидное связующее для стеклопластиков (RU №2145617 от 03.08.1999 - прототип) на основе эпоксидиановой смолы, отвержденной изометилтетрагидрофталевым ангидридом, но оно не может быть использовано для бронирования зарядов из ТРТ из-за присутствия в модификаторе летучих веществ, т.к. в нем содержится смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров, которые за время отверждения связующего не успевают улетучиться из бронепокрытия и в дальнейшем ухудшают приграничный слой как топлива, так и бронепокрытия, тем самым снижая адгезионную прочность. Кроме этого, температура стеклования его не превышает 95°С. Это отрицательно сказывается на работе бронированного заряда.

Технической задачей настоящего изобретения является создание связующего состава для пропитки армирующих материалов, в частности стеклоленты, стеклонити, на основе эпоксидных смол, отвержденных жидким отвердителем, обладающего наряду с повышенной жизнеспособностью при температуре обмотки 50-60°С приемлемой вязкостью не более 60 с, определенной на вискозиметре ВЗ-1 при температуре 50-60°С, и высокой температурой стеклования до 145°С.

Технический результат достигается за счет того, что в рецептуре связующего состава для пропитки стеклоленты и стеклонити используется сочетание эпоксидиановой смолы с молекулярной массой (М.М.) 390-430 с эпоксидиановой смолой с молекулярной массой 480-540, взятых в соотношении 1:1, и дополнительно содержит эпоксициануровую смолу, модифицированную продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, отвержденные изометилтетрагидрофталевым ангидридом, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола с молекулярной
массой 390-430	15,89 -17,29
эпоксидиановая смола с молекулярной
массой 480-540	15,89 -17,29
эпоксициануровая смола	13,62- 14,82
продукт конденсации триметилолпропана
с эпихлоргидрином	9,1 - 9,9
изометилтетрагидрофталевый ангидрид	40,7-45,5

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого изобретения заключаются в том, что для обеспечения требуемых технологических, адгезионных и механических свойств готового материала в рецептуре связующего состава вместо эпоксидиановой смолы используется сочетание эпоксидиановых смол, взятых в соотношении 1:1, эпоксициануровая смола, модифицированная продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином. Это позволило не только добиться приемлемой вязкости не более 60 с, определенной при температуре 50-60°С на вискозиметре ВЗ-1, качественной пропитки стеклоленты и стеклонити, но и придать отвержденному связующему составу высокую температуру стеклования на уровне 145°С при сохранении высоких адгезионных и механических характеристик.

Заявляемые пределы соотношений компонентов определены экспериментальным путем и зависят от содержания эпоксидных групп в эпоксидиановых и эпоксициануровой смолах, а также в продукте конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином, обеспечивая достижение высокого комплекса физико-механических характеристик бронепокрытия.

В таблице 1 приведены рецептура прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего.

В таблице 2 приведены свойства прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего.

Таблица 1 Рецептура прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего
Наименование компонента	Содержание компонента, %
Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
Эпоксидная диановая смола	50-55	-	-	-	-	-
Эпоксидиановая смола с молекулярной массой 390-430	-	17,26	15,89	16,25	16,38	17,29
Эпоксидиановая смола с молекулярной массой 480-540	-	17,26	15,89	16,25	16,38	17,29
Эпоксициануровая смола	-	14,78	13,62	13,93	14,04	14,82
Продукт конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином	-	9,6	9,1	9,3	9,6	9,9
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид	43-48	41,10	45,50	44,27	43,60	40,7
2,4,6-трис(диметиламинометил) фенол	0,2-0,5	-	-	-	-	-
Модификатор	1,5-2,7	-	-	-	-	-

Таблица 2 Свойства прототипа и предлагаемого эпоксидного связующего
Наименование показателя	Значение показателя
Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
1. Вязкость по ВЗ-1,
с при Т=плюс
50-60°С	105	60	60	60	60	60
2. Жизнеспособность,
ч при Т=плюс
50-60°С	3	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0
3. Температура стеклования, °С	95	145
4. Прочность адгезии
между эпоксидным
связующим и стеклолентой,
кгс/см2
при Т=плюс 20°С	40-70	253	261	270	257	269
5. Прочность при растяжении,
кгс/см2
при Т=плюс 20°С	280	390	350	400	390	395
Т=плюс 50°С		-	-	-	-	-
Т=плюс 98°С		330	320	350	330	340
Т=плюс 130°С		250	270	260	275	260
Т=минус 50°С		470	490	500	520	480
6. Модуль упругости
при растяжении,
кгс/см2
при Т=плюс 20°С	4750	6150	6110	6000	6150	6100
Т=плюс 50°С		-	-	-	-	-
Т=плюс 98°С		5500	5200	5300	5430	5470
Т=плюс 130°С		3200	3100	3500	3400	3300
Т=минус 50°С		13910	13730	14000	13910	13800

Продолжение таблицы 2
Наименование показателя	Значение показателя
Прототип	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5
7. Относительное удлинение
при растяжении, %
при Т=плюс 20°С	1,2	2,70	2,95	3,00	2,80	2,65
Т=плюс 50°С		-	-	-	-	-
Т=плюс 98°С		-	-	-	-	-
Т=плюс 130°С		8,1	8,4	8,5	8,3	8,0
Т=минус 50°С	0,5	2,81	2,97	3,00	2,89	2,95

Из результатов, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемый состав для пропитки армирующих материалов из стеклоленты и стеклонити при бронировании зарядов ТРТ методом обмотки существенно отличается по своим свойствам от прототипа. По сравнению с прототипом предлагаемый связующий состав обладает требуемым уровнем механических, адгезионных и эксплуатационных характеристик. Новизну предлагаемого изобретения составляет использование в своей рецептуре эпоксициануровой смолы, модифицированной продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином.

Изготовление предлагаемого связующего состава и его нанесение осуществляется обычными методами, принятыми для известных бронесоставов.

Благодаря высокой теплостойкости на уровне 145°С предлагаемый связующий состав представляет значительный интерес для применения его на бронированных зарядах к авиационным ракетным системам, подвергающимся значительному аэродинамическому нагреву. Данный связующий состав внедрен на бронированном заряде к авиационному двигателю.

Компоненты, входящие в связующий состав для пропитки армирующего материала, паспартизованы и выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса.

Предлагаемый связующий состав для пропитки армирующего материала (стеклоленты или стеклонити) при бронировании зарядов ТРТ методом обмотки имеет следующие достоинства:

1. Обладает хорошими технологическими свойствами:

- необходимой вязкостью;

- широким диапазоном эксплуатации.

2. Обладает высокой теплостойкостью (до 145°С).

3. Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность.

Связующий состав для пропитки армирующего материала при бронировании зарядов твердого ракетного топлива методом обмотки, включающий эпоксидиановую смолу, изометилтетрагидрофталевый ангидрид, отличающийся тем, что он содержит эпоксидиановую смолу с молекулярной массой 390-430 в сочетании с эпоксидиановой смолой с молекулярной массой 480-540, взятых в соотношении 1:1, и дополнительно содержит эпоксициануровую смолу, модифицированную продуктом конденсации триметилолпропана с эпихлоргидрином при следующем соотношении компонентов, мас.%:

эпоксидиановая смола с молекулярной
массой 390-430	15,89-17,29
эпоксидиановая смола с молекулярной
массой 480-540	15,89-17,29
эпоксициануровая смола	13,62-14,82
продукт конденсации триметилолпропана
с эпихлоргидрином	9,1-9,9
изометилтетрагидрофталевый ангидрид	40,7-45,5