Эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладного заряда из смесевого твердого ракетного топлива
Владельцы патента RU 2330832:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной литьевой композиции для бронирования вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива методом заливки, работающей в широком диапазоне температур. Композиция включает следующее соотношение компонентов, в мас.%: 27-36 эпоксидной диановой смолы ЭД-20, 3-5 модификатора-пластификатора низковязкой эпоксидной диэтиленгликолевой алифатической смолы ДЭГ-1, 30-40 аминного отвердителя низковязкой полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300, 30-35 продукта взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином. Изобретение позволяет повысить технологические, эластические и механические свойства композиции. 2 табл.
Данное изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки эпоксидной литьевой композиции для бронирования вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) методом заливки, работающих в широком диапазоне температур.
Известна эпоксидная композиция патент RU №2145617 от 08.03.99 г.на основе эпоксидной диановой смолы, модификатора и отвержденная изометилтетрагидрофталевым ангидридом, но она обладает очень низкой адгезионной прочностью, особенно к системам, наполненным высоким содержанием пластификатора и порошкообразными компонентами, и предназначена в основном для изготовления стеклопластиков.
Существует и эпоксидная композиция патент RU №2247133 от 14.04.2003 г., содержащая эпоксидную диановую смолу, модифицированную алифатической смолой на основе диэтиленгликоля или дибутилфталата, отвержденная полиэтиленполиамином, наполненная окисью цинка и аэросилом. Данная эпоксидная композиция разработана для приклейки разнородных материалов, пироксилино-целлюлозного полотна с полиамидом, и обладает высокой прочностью и адгезионными свойствами, но не пригодна для заливки в зазор, из-за высокой вязкости.
Известна эпоксидная литьевая композиция патент RU №2295509 от 20.03.2007 г., используемая для бронирования вкладных зарядов из СТРТ диаметром до 700 мм, включающая эпоксидную диановую смолу ЭД-16, низковязкую триэтиленгликолевую эпоксидную смолу, а в качестве отвердителя - сочетание ароматического метафенилендиамина с алифатическим амином-полиэтиленполиамином. Данная эпоксидная литьевая композиция используется в настоящее время для бронирования вкладных зарядов из СТРТ, но практика показала, что высокий модуль упругости при температуре минус 50°С не всегда обеспечивает работоспособность зарядов в зоне низких температур при минус 50°С.
В кратком энциклопедическом словаре «Энергетические конденсированные системы» под редакцией. Академика Б.П. Жукова, стр.69-70, описаны бронирующие составы для вкладных зарядов ТРТ - прототип. Известные композиции включают эпоксидную диановую смолу и низкомолекулярный каучук в качестве модификатора - пластификатора. Несмотря на пригодность для бронирования и скрепления зарядов с камерой ракетного двигателя известными бронирующими составами, они не пригодны для крупногабаритных зарядов диаметром до 700 мм, поскольку не обеспечивают адгезионной прочности к топливам на основе связующих олигодиенуретанэпоксидов, тиокола, нитроэфиров и простых полиэфиров типа полифурита.
Технической задачей настоящего изобретения является разработка эпоксидной литьевой композиции для бронирования методом заливки под вакуумом канальных и бесканальных вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из смесевого твердого ракетного топлива на основе связующих олигодиенуретанэпоксидов, тиокола, нитроэфиров и простых полиэфиров, обладающая более низким модулем упругости и лучшими эластическими характеристиками при температуре минус 50°С.
Предложенная нами эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладных зарядов из СТРТ обладает низкой вязкостью, низким модулем упругости, высокой эластичностью в диапазоне низких температур и отличается тем, что она дополнительно содержит эпоксидную диэтиленгликолевую алифатическую смолу ДЭГ-1 сочетании с продуктом взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином, а в качестве отвердителя - полиаминоимидозалиновую смолу ПО-300.
Введение эпоксидной диэтиленгликолевой алифатической смолы ДЭГ-1 в количестве 3-5 мас.% на 27-36 мас.% эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и 30-35 мас.% продукта взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином приводит к улучшению эластических, технологических характеристик литьевой композиции, а использование для отверждения полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300 ускоряет процесс отверждения до 1 суток, что существенно сокращает технологический процесс.
Полиаминоимидозалиновая смола ПО-300 представляет собой продукт конденсации димеризованных метиловых эфиров, кислот растительных масел и полиэтиленполиаминов.
Использование для отверждения эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и эпоксидной диэтиленгликолевой алифатической смолы ДЭГ-1 в сочетании с продуктом взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300 обеспечивает необходимую живучесть литьевой композиции в течение времени, необходимого для бронирования вкладных зарядов из СТРТ, а также придает отвержденной композиции достаточно высокие механические характеристики (при температуре 20°С - прочность 128-135 кгс/см2) и приемлемую эластичность при низких температурах, в частности при минус 50°С (модуль упругости составляет от 21000 до 25408 кгс/см2), что значительно ниже известных композиций (39000-42000. кгс/см2)
Неотвержденная эпоксидная литьевая композиция обладает необходимой вязкостью и живучестью и обеспечивает качественное бронирование вкладных зарядов методом заливки под вакуумом.
Технический результат достигается за счет использования эпоксидной диановой смолы ЭД-20 в качестве модификатора-пластификатора низковязкой эпоксидной диэтиленгликолевой алифатической смолы ДЭГ-1, продукта взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином и аминного отвердителя полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| - эпоксидная диановая смола ЭД-20 ГОСТ 10587-84 | 27-36 |
| - эпоксидная диэтиленгликолевая алифатическая смола ДЭГ-1 | |
| ТУ 2225-390-04872688-98 | 3-5 |
| - полиаминоимидозалиновая смола ПО-300 | |
| ТУ 2224-092-05034239-96 или ТУ 301-10-1108-76 | 30-40 |
| - продукт взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 | |
| с эпихлоргидрином ТУ 2225-468-04872688-2006 | 30-35 |
Данную эпоксидную литьевую композицию готовят в обычных метателях, снабженных системой обогрева и вакуумирования, следующим образом: загружают навеску эпоксидной диановой смолы ЭД-20, навеску эпоксидной диэтиленгликолевой алифатической смолы ДЭГ-1 и навеску продукта взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином и перемешивают при температуре (55-65)°С в течение 50-60 мин под абсолютным давлением не более 20 мм рт.ст., затем смесь охлаждают до (30-35)°С и вводят навеску полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300 и перемешивают еще 5 мин при температуре (30-35)°С под абсолютным давлением не более 20 мм рт.ст. Готовая композиция подается из мешателя в отвакуумированную при абсолютным давлением не более 20 мм рт.ст. оснастку для заливки под вакуумом.
Использование в эпоксидной литьевой композиции низковязкой алифатической смолы ДЭГ-1 и продукта взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином и полиаминоимидозалиновой смолы ПО-300 позволяет понизить модуль упругости особенно при температуре минус 50°С, улучшить эластические и механические характеристики композиции, сократить время отверждения композиции до 1 суток при температуре 35°С. Используемая в настоящее время эпоксидная литьевая композиция отверждается 4-6 суток при температуре 35°С.
В таблице 1 приведена рецептура предлагаемой эпоксидной литьевой композиции.
| Таблица 1 | |||||
| Рецептура предлагаемой эпоксидной композиции | |||||
| Наименование показателя | Значение показателя, вес.% | ||||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | |
| Эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 27 | 36 | 30,5 | 30 | 30 |
| Эпоксидная диэтиленгликолевая алифатическая смола ДЭ-1 | 3 | 4 | 4,5 | 5 | 4 |
| Продукт взаимодействия алкилфенола (гр С9-С12) с эпихлоргидрином | 30 | 30 | 35 | 33 | 31 |
| Полиаминоимидозалиновая смола ПО-300 | 40 | 30 | 30 | 32 | 35 |
В таблице 2 приведены свойства эпоксидной литьевой композиции
| Таблица 2 | |||||
| Свойства предлагаемой эпоксидной литьевой композиции | |||||
| Наименование показателя | Значение показателя | ||||
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | |
| 1. Вязкость, Па·с, при температуре | |||||
| плюс 15°С | 18 | 19 | 20 | 19 | 20,5 |
| плюс 35°С | 12 | 11 | 10 | 11 | 10,0 |
| 2. Живучесть, час, при температуре | |||||
| плюс 15°С | 3,9 | 4,00 | 3,5 | 3,4 | 3,3 |
| плюс 35°С | 3,0 | 3,2 | 3,0 | 3,2 | 3,1 |
| 3. Предел прочности при растяжении, кгс/см2 при температуре | |||||
| плюс 20°С | 129,9 | 128,7 | 129,4 | 135,2 | 135,4 |
| минус 50°С | 330 | 346 | 446 | 357 | 400 |
| 4. Относительное удлинение при растяжении, % при температуре | |||||
| плюс 20°С | 115 | 94,3 | 133 | 109 | 144 |
| минус 50°С | 1,6 | 2,1 | 1,8 | 1,9 | 1,8 |
| 5. Модуль упругости при растяжении, кгс/см2 при температуре | |||||
| плюс 20°С | 1533 | 1456 | 1148 | 1764 | 1252 |
| минус 50°С | 25408 | 22205 | 21611 | 24939 | 23584 |
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что предлагаемая эпоксидная литьевая композиция обладает высокими механическими и эластическими характеристиками в зоне низких температур, а также удовлетворительной вязкостью в пределах 20 Па·с при температуре плюс 15°С и жизнеспособностью, при температуре плюс 35°С вязкость литьевой композиции составляет всего 10-12 Па·с, что позволяет производить качественное бронирование вкладных зарядов диаметром от 300 до 700 мм из СТРТ с обеспечением высоких значений механических характеристик и в отличие от известной литьевой композиции придает отвержденной композиции пониженную жесткость (более низкое значение модуля упругости и более высокое значение относительного удлинения) при температуре минус 50°С. Известная эпоксидная литьевая композиция имеет модуль упругости при температуре минус 50°С - 39000-42000 кгс/см2 и относительное удлинение - 0,5%
Компоненты, входящие в эпоксидную литьевую композицию, выпускаются в промышленном масштабе Российского химического комплекса:
Предлагаемая эпоксидная литьевая композиция имеет следующие преимущества:
- удовлетворительные технологические (вязкость, жизнеспособность) и улучшенные механические свойства;
- широкий диапазон эксплуатации (от минус 50°С до плюс 50°С);
- высокие эластические свойства;
- удовлетворительное качество зарядов, обеспечивающих высокий уровень эксплуатационных характеристик во всем интервале рабочих температур.
Предлагаемая эпоксидная литьевая композиция испытана при бронировании вкладных зарядов из СТРТ методом заливки под вакуумом на опытном химическом заводе ФГУП «НИИПМ».
Эпоксидная литьевая композиция для бронирования вкладного заряда из смесевого твердого ракетного топлива, включающая эпоксидную диановую смолу и модификатор-пластификатор, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной диановой смолы содержит эпоксидную диановую смолу ЭД-20, в качестве модификатора-пластификатора низковязкую эпоксидную диэтиленгликолевую алифатическую смолу ДЭГ-1, дополнительно продукт взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 с эпихлоргидрином и аминный отвердитель низковязкую полиаминоимидозалиновую смолу ПО-300 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| эпоксидная диановая смола ЭД-20 | 27-36 |
| эпоксидная диэтиленгликолевая алифатическая смола ДЭГ-1 | 3-5 |
| полиаминоимидозалиновая смола ПО-300 | 30-40, |
| продукт взаимодействия алкилфенола гр. С9-С12 | |
| с эпихлоргидрином | 30-35 |
