Инертный пластизольный состав
Владельцы патента RU 2469996:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Обороны Российской Федерации (RU)
Открытое Акционерное Общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения им. В.В. Бахирева" (ОАО "ГосНИИмаш") (RU)
Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано для изготовления габаритно-массовых имитаторов (ГМИ) боеприпасов. Инертный пластизольный состав может имитировать по плотности различные взрывчатые пластизольные смеси. Состав представляет собой высококонцентрированную дисперсию инертных порошкообразных наполнителей (пищевую соль и алюминиевый порошок) в связующем, состоящем из пластификатора и полимера. В качестве пластификатора применяют триацетин, в качестве полимера - сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты в соотношение масс пластификатора и сополимера (0,4-0,6):1. Дополнительно для регулирования плотности в состав могут быть добавлены стеклянные полые микросферы в количестве до 2 мас.%. Изобретение обеспечивает стабильность при хранении пластизольного состава за счет отсутствия физических изменений в течение длительного времени, а также способность имитировать взрывчатые составы различной плотности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано для изготовления габаритно-массовых имитаторов (ГМИ) боеприпасов.
Предлагаемый инертный пластизольный состав может имитировать по плотности различные взрывчатые пластизольные смеси. Инертный пластизольный состав может храниться в составе ГМИ без физических изменений в течение длительного времени (не менее 11 лет).
Инертный пластизольный состав представляет собой высококонцентрированную дисперсию инертных порошкообразных наполнителей в связующем, состоящем из пластификатора и полимера.
Известны инертные пластизольные смеси ИЛП и ИЛА по ТУ 84-08628424-763-2002, применяемые для изготовления ГМИ. Гарантийный срок хранения ИЛА и ИЛП в составе изделия - 1 год.
Смеси ИЛП и ИЛА приняты в качестве прототипа как наиболее близкие по компонентному составу и физическим свойствам. В таблице 1 приведен компонентный состав и свойства этих смесей.
Как видно из табл.1, в техническом решении, принятом за прототип, предлагаются только две композиции - с большей и меньшей плотностями.
Однако плотность имитируемых взрывчатых пластизольных составов не ограничивается двумя значениями. Диапазон плотности взрывчатых пластизольных составов - от 1,78 до 1,92 г/см3.
Из таблицы 1 видно также, что для получения состава с меньшей плотностью (ИЛА) необходимо изменить соотношение «тяжелого» (алюминиевый порошок) и «легкого» (натрий хлористый) компонентов и увеличить содержание пластификатора. Увеличение содержания пластификатора приводит к увеличению времени отверждения состава.
Кроме того, избыток пластификатора может в процессе эксплуатации выделяться на поверхность отвержденного состава и вытекать из изделия. Последнее явление наблюдается в процессе хранения изделий, снаряженных смесями ИЛП и ИЛА, что приводит к выбраковке изделий.
Основными недостатками технического решения, принятого за прототип, являются:
- ограниченный ассортимент составов по плотности;
- наличие нестабильных эксплуатационных характеристик ГМИ, наполненных смесями;
- ограниченный гарантийный срок хранения в составе ГМИ, который не обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к изделиям.
Предлагаемое изобретение направлено на создание стабильного инертного пластизольного состава, хранящегося без физических изменений в течение длительного времени и способного имитировать взрывчатые пластизольные составы различной плотности.
Указанный технический результат достигается использованием в рецептуре инертного состава пластизольного связующего, включающего сополимер (сополимера метилметакрилата и метакриловой кислоты):пластификатор (триацетин) в соотношении (0,4-0,6):1, при этом регулирование плотности состава осуществляется введением полых стеклянных микросфер.
Предлагаемая рецептура инертной композиции состоит из следующих компонентов, вес.%:
| - соль пищевая | 50-60 |
| - алюминиевый порошок | 20-30 |
| - пластизольная связка | |
| (соотношение сополимер:триацетин (0,4-0,6):1) | 15-20 |
| - стеклянные полые микросферы | до 2% |
(сверх указанной рецептуры).
Микросферы вводят в готовый состав постепенно небольшими порциями до достижения требуемой плотности. Необходимое количество микросфер в составе рассчитывается, исходя из значения истинной плотности микросфер, массы состава и требуемого значения плотности. Способ расчета приведен в примере 2.
Сопоставительный анализ признаков прототипа и заявляемого технического решения показывает, что заявленный состав отличается от составов ИЛА и ИЛП:
- меньшим содержанием пластизольного связующего;
- новым соотношением сополимера и пластификатора в пластизольном связующем;
- наличием стеклянных полых микросфер.
Использование вышеперечисленных признаков в предлагаемом изобретении позволяет получить следующее:
- повысить надежность эксплуатационных характеристик ГМИ за счет исключения выделение из отвержденного состава пластификатора;
- максимально приблизить плотность инертных пластизольных составов к плотности взрывчатых пластизольных составов за счет использования микросфер.
- увеличить срок хранения состава в ГМИ.
Для установления гарантийного срока хранения (ГСХ) составов были проведены ускоренные климатические испытания (УКИ): образцы (цилиндры размером 20×30 мм) последовательно подвергали воздействию климатических факторов:
- повышенной температуры среды - плюс (60±3)°C в течение 24 ч;
- пониженной температуры среды - минус (60±3)°C в течение 6 ч;
- изменениям температуры среды от плюс (25±3)°C до минус (15±3)°C с выдержкой при каждой температуре в течение 1 часа.
Количество переходов через 0°C - 8.
Приведенная последовательность соответствует одному циклу.
Количество циклов - 11.
Выделение пластификатора после испытаний не отмечено. Установлено, что прочность составов после УКИ возрастает, что свидетельствует об отсутствии их структурного разрушения. Физико-механические свойства ИПС до и после УКИ представлены в таблице 2.
По результатам УКИ установлена принципиальная возможность хранения заявляемого состава в течение 11 лет.
По результатам анализа уровня техники не выявлено аналогов, имеющих признаки, сходные с заявляемым решением, следовательно, можно считать, что заявляемый инертный пластизольный состав является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем.
Ниже приведены экспериментальные и теоретические данные, подтверждающие стабильность состава и возможность эффективного регулирования его плотности полыми стеклянными микросферами.
Пример 1. Примером конкретного воспроизведения данного технического решения может служить состав, использовавшийся для наполнения габритно-массового имитатора серийного изделия. Состав содержал 1% микросфер. Плотность полученного состава - 1,81 г/см3. Использование указанного состава позволило получить габаритно-массовый имитатор требуемой массы. Имитатор прошел необходимый контроль и находится в эксплуатации более 1 года.
Пример 2. Регулирование плотности инертных пластизольных композиций осуществляется расчетным путем по формуле:
где mсф - масса микросфер, г;
m0 - масса состава без микросфер, г;
ρ - требуемое значение плотности состава, г/см3;
ρсф - истинная плотность микросфер, г/см3;
ρ0 - плотность состава без микросфер, г/см3.
Например, если плотность состава без микросфер - 1,92 г/см3, а требуемая плотность - 1,82 г/см3, то на каждый килограмм состава следует добавить следующее количество микросфер с плотность 0,31 г/см3:
mсф=1·(1,82/1,92-1)/(1-1,82/0,31)=0,01 кг.
Предложенный в данном изобретении способ регулирования плотности был успешно применен для получения состава с заданной плотностью. В готовый состав (240 кг) с плотностью 1,88 г/см3 вводились микросферы с плотностью 0,31 г/см3 в количестве 1% от массы состава. Перемешивание состава с микросферами осуществлялось в смесителе объемного типа в течение 30 минут. Как и предполагалось, плотность состава снизилась до требуемого значения - с 1,88 г/см3 до 1,80 г/см3.
Вышеизложенные сведения о заявляемом составе, охарактеризованном в формуле изобретения, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью известных средств и методов. Следовательно, заявляемый инертный состав соответствует условию промышленная применимость.
| Таблица 1 | ||
| Инертные пластизольные смеси ИЛИ и ИЛА | ||
| Наименование показателя | Норма для смеси | |
| ИЛП | ИЛА | |
| 1. Внешний вид | Пастообразная масса серого цвета | |
| 2. Массовая доля компонентов, % | ||
| - триацетин | 16 | 17 |
| - акриловый сополимер | 5 | 6 |
| - алюминиевый порошок | 28 | 11 |
| - натрий хлористый | 51 | 66 |
| - пудра алюминиевая (сверх 100%) | 0,5 | 1 |
| 3. Плотность расчетная, г/см3 | 1,95 | 1,85 |
| Таблица 2 | ||||
| Физико-механические свойства ИПС до и после УКИ | ||||
| Показатель | ИПС | ИПС+1% микросфер | ||
| до УКИ | после | до УКИ | после | |
| Прочность при сжатии МПа | 2,1 | 2,7 | 2,2 | 2,6 |
| Модуль упругости, МПа | 10,5 | 52,5 | 11,9 | 47,4 |
| Относительная деформация при сжатии, % | 24,7 | 10,9 | 21,0 | 14,2 |
1. Инертный пластизольный состав, содержащий соль пищевую, алюминиевый порошок, жидкий пластификатор, полимер полиакрилового ряда, отличающийся тем, что он содержит в качестве пластификатора - триацетин, в качестве полимера - сополимер метилметакрилата (ММА) и метакриловой кислоты (МА) в соотношении масс пластификатора и сополимера (0,4-0,6):1 при следующем содержании компонентов, мас.%:
| соль пищевая | 50-60 |
| алюминиевый порошок | 20-30 |
| пластизольная связка, в том числе: | |
| сополимер ММА с МА с триацетином | |
| в соотношении: (0,4-0,6):1 | 15-20 |
2. Инертный состав по п.1, включающий стеклянные полые микросферы в количестве до 2 мас.%.
