быстроотверждающийся крепящий состав для скрепления топливных элементов с дном камеры ракетного двигателя

Формула изобретения

Быстроотверждающийся полиуретановый крепящий состав преимущественно для скрепления твердых ракетных топливных элементов по одному торцу с корпусом стартового двигателя, включающий изоцианатный отвердитель, дибутилдилаурат олова - катализатор отверждения и основу, отличающийся тем, что состав содержит в качестве основы гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук с содержанием гидроксильных групп 0,9 - 2,0%, в качестве изоцианатного отвердителя 4,4"-дифенилметандиизоцианат и дополнительно удлинитель цепи -1,4-бутиленгликоль, сшивающий агент - триметилолпропан, пластификатор - трансформаторное масло и оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук - 50,8 - 66,2

Оксид цинка - 11,0 - 17,0

1,4-Бутиленгликоль - 1,0 - 1,7

Триметилолпропан - 0,1 - 0,5

Масло трансформаторное - 11,0 - 17,0

4,4"-Дифенилметандиизоцианат - 10,0 - 13,0

Дибутилдилаурат олова - 0,02 - 0,05

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение связано с разработкой композиции для скрепления пучка топливных элементов твердого топлива с элементами стартового двигателя ручных противотанковых управляемых гранат "ПТУРС" методом инжекционно-реакционного формования и относится к области ракетной техники,

Технология скрепления с элементами стартовых двигателей заключается в обеспечении надежного скрепления топливных элементов с дном камеры РД в диапазоне температур эксплуатации зарядов, Ввиду разнородности механических и адгезионных свойств ракетного топлива, металлической крышки "из дюралюминия" и крепящего состава участок контакта топлива с дюралюминиевой крышкой является точкой концентрации напряжении. Скрепление с элементами стартовых двигателей обычно достигается путем применения крепящего состава, который служит средством передачи и компенсации напряжений.

В настоящее время скрепление топливных элементов с элементами двигателей ручных противотанковых гранат осуществляют силиконовыми, полиуретановыми и полиэфирными составами методом заливки.

В процессе отработки новых зарядов к стартовым двигателям противотанковых гранатометов с повышенным уровнем тактико-технических требований было показано, что существующие составы не обеспечивают уровень характеристик, предъявляемых к крепящему составу конструкцией гранатомета.

Кроме того, объем производства ручных противотанковых гранат имеет массовый характер, в связи с чем предъявляются определенные требования по технологическим и механическим характеристикам крепящего состава.

Известно, что крепление топливных элементов по патенту Франции 2439174, кл. C 06 B 21/00 производят при помощи кремнийорганических каучуков - силиконов. Силикон обладает высоким запасом эластичности в широком температурном диапазоне. Наличие кремния обеспечивает составу низкую гидролизуемость, но недостаточный уровень механических и технологических характеристик "высокая вязкость и большое время отверждения" не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к составам, перерабатываемым методом инжекционно-реакционного формования.

Более подходящими материалами для этих целей являются полиуретановые композиции, которые легче регулируются для достижения необходимых технологических "вязкость, время отверждения" и механических "прочность, адгезия, эластичность" характеристик.

Известен полиуретановый состав "Английская заявка 2038346 от 23.07.80 г. , кл. C3R C 08 G 18.08, C 09 D 3/72" для зарядов твердого ракетного топлива, взятый за прототип, полученный взаимодействием алифатического полиола с алифатическими полиизоцианатами. В данном составе используются полиолы с 4-8 функциональными группами и молекулярным весом 400-1000. В качестве диизоцианатов используются гексаметиленди- или триизоцианат. Данный состав имеет высокую "до 45 MNм^-2 или до 441 кгс/см²" прочность при растяжении, но не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к составам для бронирования "скрепления" топливных элементов, т.к. обладает длительным временем отверждения. Для решения этой задачи нам необходим состав с малым временем живучести и отверждения.

Целью настоящего изобретения является разработка быстроотверждающегося крепящего состава с повышенным уровнем эксплуатационных и технологических характеристик для скрепления топливных элементов противотанковых гранат методом инжекционно-реакционного формования.

Для компоновки и создания рецептуры полиуретанового состава был выбран морозостойкий гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук с содержанием гидроксильных групп в пределах 0,9-2,0% и подобрана такая катализирующая система для него, которая позволила добиться сохранения текучести и живучести крепящего состава в пределах 30-40 с, при этом время отверждения составляет 5-10 мин при одностороннем термостатировании композиции на поверхности обогревающего стола. Этого удалось добиться путем использования в составе сочетания морозостойкого гидроксилсодержащего полибутадиенового каучука с содержанием гидроксильных групп 0,9-2,0% с оксидом цинка. Это сочетание помимо основы состава выполняет роль ингибитора на ранних стадиях отверждения крепящего состава и одновременно обладает каталитическим действием на последующих стадиях отверждения в целом.

В предлагаемом составе компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

гидроксилсодержащий полибутадиеновый каучук - 50,8 - 66,2

оксид цинка - 11,0 - 17,0

1,4-бутиленгликоль - 1,0 - 1,7

триметилолпропан - 0,1 - 0,5

масло трансформаторное - 11,0 - 17,0

4,4"-дифенилметандиизоцианат - 10,0 - 13,0

дибутилдилаурат олова - 0,02 - 0,05

Использование в составе сочетания гидроксилсодержащего полибутадиенового каучука с оксидом цинка позволяет улучшить его технологические характеристики - увеличить живучесть, улучшить его миграционную стойкость к нитроэфирам и сократить время отверждения состава до 5 - 10 минут.

В таблице 1 приведены основные свойства предлагаемого крепящего состава.

Из результатов, представленных в табл. 1 и 2, видно, что полиуретановые составы, имея практически одинаковый компонентный состав, резко отличаются по своим свойствам. Прототип обладает высокой прочностью при растяжении от 10 до 45 NM м^-2 "от 98 до 441 кгс/см²", имеет очень низкое удлинение от 11 до 56%.

Блок целевого продукта прототипа образуется через 45 минут после возрастания вязкости смеси и повышения температуры до 60^oC. Предлагаемый состав имеет удлинение при разрыве около 500% и время нарастания вязкости "потеря живучести" находится в пределах 30-40 с, а полное отверждение прелагаемого состава происходит в течение 5-10 мин. Используя предлагаемый состав, можно увеличить объем выпуска зарядов в несколько раз без дополнительных капитальных вложений.

Составы, изготовленные по рецептуре, отличающейся от рецептуры предлагаемого состава ведут к ухудшению прочностных и эксплуатационных характеристик. Так содержание пластификатора выше нормы ведет к резкому увеличению времени отверждения крепящего состава, снижению его прочности. Увеличение содержания оксида цинка ведет к резкому снижению живучести состава, увеличению его вязкости и к снижению качества изготовленных зарядов. Снижение или значительное увеличение количества отвердителя ведет к увеличению времени отверждения и к потере его прочностных характеристик - состав превращается в тестообразную массу, т.е. не отверждается.

Следовательно, при изготовлении предлагаемого крепящего состава следует строго придерживаться предлагаемой рецептуры.

Предлагаемый состав имеет следующие достоинства:

1. Обладает хорошими реологическими свойствами, необходимыми для машинной технологии методом инжекционно-реакционного формования:

- низкой вязкостью (25 Пз);

- малой живучестью (30-40 с);

- малым временем отверждения (5-10 мин).

2. Обладает высокой миграционной стойкостью к нитроэфирам.

3. Обеспечивает высокую эксплуатационную надежность зарядов.

4. Упрощает технологию изготовления зарядов.

Стендовые испытания натурных зарядов, изготовленных с предлагаемым составом, показали хорошую работоспособность в широком интервале температур "плюс 50 минус 50^oC, а следовательно, достаточно высокий уровень механических и адгезионных характеристик.

Предлагаемый состав внедрен на зарядах "щеточного" типа для скрепления пучка топливных элементов с дном камеры ракетного двигателя на Пермском заводе им. С.М. Кирова.