заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива
Классы МПК: | C06D5/00 Получение сжатого газа, например для взрывных патронов, пусковых патронов, пиротехнических ракет C09D4/02 акрилсодержащие мономеры |
Автор(ы): | Албутова Раиса Егоровна (RU), Закирова Ольга Викторовна (RU), Артёмова Ольга Викторовна (RU), Красильников Фёдор Сергеевич (RU), Летов Борис Павлович (RU), Андрейчук Владимир Андреевич (RU), Куценко Геннадий Васильевич (RU), Талалаев Анатолий Петрович (RU), Охрименко Эдуард Федорович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-06-06 публикация патента:
10.09.2006 |
Изобретение относится к области ракетной техники. Предложена заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, включающая полибутилметакрилат, бутилметакрилат, метилметакрилат и в качестве инициатора и активатора отверждения перекись бензоила и диметиланилин, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата. Изобретение позволяет обеспечить изготовление качественных изделий с требуемым уровнем физико-механических и адгезионных характеристик, позволяет снизить дымность газов, а также снизить температуру отработанных газов с 2200 до 800°С. 2 табл.
Формула изобретения
Заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, включающая полибутилметакрилат, бутилметакрилат и в качестве инициатора и активатора отверждения перекись бензоила, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит метилметакрилат, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата, а инициатор и активатор отверждения дополнительно содержит диметиланилин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бутилметакрилат | 39,0-41,0 |
Метилметакрилат | 49,0-51,0 |
Полибутилметакрилат | 9,0-11,0 |
Перекись бензоила | 0,2-1,1 |
Диметиланилин | 0,05-0,1 |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ракетной техники и касается разработки заливочной композиции с охлаждающим эффектом температуры газов и минимальным уровнем дымообразования в процессе работы двигателя для бронирования зарядов из баллиститного топлива диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм.
Известно, что для создания рецептуры заливочной композиции в основном используются различные полимерные материалы и смолы, такие как эпоксидные смолы, тиоколы, нитрильные и полибутадиеновые каучуки, уретановые полимеры, а также производные метакриловой кислоты.
Многочисленные опыты отработки зарядов из баллиститного топлива показали, что для бронирования их наилучшие результаты дают бронесоставы, в которых в качестве исходных продуктов используются мономеры, такие как метилметакрилат (ММА) и бутилметакрилат (БМА). Заливочные композиции на основе других материалов мало пригодны из-за недостаточной адгезии к баллиститному топливу, высокой вязкости и отсутствия прозрачности.
Существует множество составов, включающих в себя ММА или БМА, полиэфирные смолы, слюду, отвержденные перекисью метилэтилкеона в сочетании с нафтенатом кобальта, перекисью бензоила с диметила-нилином и т.д. (патент 2215721 РФ, 2220937 РФ).
Несмотря на пригодность для бронирования и скрепления зарядов с камерой двигателя известными бронирующими составами, ни один из них не обладает свойством охлаждения температуры газов в процессе работы двигателя и прозрачностью, которая обеспечивает визуальный контроль при осмотре готовых зарядов.
В патентах Франции 2211491 кл. C 08 F 45/54, С 08 К 1/60 и США 3846372 кл. 260-45.75R (С 08 F 45/62), № 3825520 заявл. 12.72 г. приводятся сведения о снижении дымности поливинилхлоридных и полистирольных композиций с помощью добавок фталоцианитов переходных материалов кобальта, марганца, дициклопентандиенила железа, эфиров фосфорной кислоты и окиси ванадия. Например, полимерная композиция, не выделяющая дыма при горении, содержит полистирол, пламягаситель (октобромди-винил) и орталонианина в количестве 25,4%. Композицию перемешивают при температуре 130-150°С, затем прессуют под давлением 70-105 кг/см2, при этом количество дыма, выделяемого при горении, составляет 4,7%.
Однако описанные в патентах композиции не могут быть использованы в качестве бронепокрытий в связи с недостаточной адгезией их к твердым ракетным топливам, а технология нанесения их на поверхность изделий методом прессования на термопластавтоматах не применима для зарядов диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм.
Известно, что эфиры метакриловой кислоты хорошо совмещаются с нитроцеллюлозой, поэтому обладают хорошей адгезией к порохам на основе нитроцеллюлозы.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является заливочная композиция для бронирования по патенту РФ № 2220937 от 10.01.04 г. на основе ненасыщенной полиэтиленгликольмалеинатной смолы в сочетании с раствором в бутилметакрилате механо-химической смеси (полибутилметакрилата и молотой слюды), а также содержащего в качестве катализатора отверждения - перекись бензоила в количестве от 0,6 до 1,4%.
Данная заливочная композиция обладает высокими физико-механическими и адгезионными характеристиками и позволяет снизить полимеризационную усадку бронесостава, но не обладает охлаждающим эффектом отработанных газов и низкой дымностью. Наличие в рецептуре состава полимерных смол дает повышенную задымленность, из-за чего не обеспечивается полный комплекс требований конструкторской документацией внутрибаллистических характеристик.
Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание такой заливочной композиции, которая обладает охлаждающим эффектом отработанных газов, малой дымностыо, низкой вязкостью, а также высокими физико-механическими и адгезионными характеристиками.
Технический результат достигается за счет того, заливочная композиция для бронирования заряда из баллиститного топлива, содержит полибутилметакрилат, бутилметакрилат и дополнительно метилметакрилат, причем полибутилметакрилат растворен в смеси бутилметакрилата и метилметакрилата, а в качестве инициатора и активатора отверждения содержит перекись бензоила и дополнительно диметиланилин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
бутилметакрилат | 39,0-41,0 |
метилметакрилат | 49,0-51,0 |
полибутилметакрилат | 9,0-11,0 |
перекись бензоила | 0,2-1,1 |
диметиланилин | 0,05-0,1 |
Ценным техническим свойством заливочной композиции на основе мономеров метилметакрилата и бутилметакрилата является прозрачность и бесцветность, что значительно упрощает контроль качества приклея бро-непокрытия к поверхности заряда, а за счет хорошей набухаемости поверхностного слоя топлива обеспечивается хорошая адгезионная прочность.
Приготовление заливочной композиции осуществляется в обычных мешателях, снабженных вакуумной линией. В смеси мономеров растворяют перекись бензоила при перемешивании, затем вводят полибутилметакрилат и перемешивают до получения однородной сиропообразной массы.
Диметиланилин вводят перед непосредственным использованием заливочной композиции и вакуумируют в течение 10-15 мин, при остаточном давлении не более 20 мм рт.ст. при температуре 15-20°С.
Бронирование зарядов производят методом заливки в зазор между зарядом и технологической оснасткой.
Полимеризацию заливочной композиции проводят при температуре 20 - 30°С в течение 10-24 часов или при температуре 60-65°С в течение 5-7 часов.
В таблице 1 приведена рецептура заливочной композиции в сравнении с прототипом. В таблице 2 приведены свойства и время отверждения прототипа и предлагаемой заливочной композиции.
Таблица 1 Рецептура прототипа и предлагаемой заливочной композиций | |||||
Наименование компонентов | Содержание компонентов, % | ||||
Прототип | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | |
Ненасыщенная полиэтиленгликольмалеинатная смола | 29,0-31,0 | - | - | - | - |
Бутилметакрилат | 37,0-39,0 | 41,0 | 39,0 | 39,85 | 39,0 |
Полибутилметакрилат | 14,6-15,5 | 9,0 | 11,0 | 9,96 | 9.0 |
Молотая слюда | 16,4-17,5 | - | - | - | - |
Перекись бензоила | 0,6-1,4 | 0,95 | 0,2 | 0,3 | 1,1 |
Метилметакрилат | - | 49,0 | 49,73 | 49,81 | 50,8 |
Диметиланилин | - | 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,1 |
Из таблиц 1 и 2 видно, что предлагаемый состав обладает высокими прочностными характеристиками, одинаковым временем отверждения с прототипом, низкой вязкостью, обеспечивающей заливку изделий в форму с возможностью бронирования изделий с различной толщиной бронепокрытия и удовлетворительной прочностью адгезии к топливу. Основным достоинством предлагаемой заливочной композиции является малая дымность бронепокрытия, которая составляет всего 0,9-1,2 м2/сек, и охлаждающий эффект температуры газов с 2200 до 800°С.
Заявляемые пределы соотношения компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными для обеспечения требуемых характеристик, заданных конструкторской документацией. Данной заливочной композицией бронировались заряды диаметром до 300 мм, длиной до 700 мм. Толщина бронепокрытия колеблется от 2 до 5 мм в зависимости от требований конструкторской документации. Отверждение заливочной композиции (бронесостава) производили при температуре 20-30°С в течение 10-24 часов. После отверждения заливочной композиции заряды распрессовывали и осматривали по внешнему виду. Бронепокрытие на всех типах зарядов было качественное, монолитное без отслоений и усадочных явлений, хорошо просматривалась поверхность зарядов и дефектов. Качество бронепокрытия удовлетворяло требованиям конструкторской и технической документации.
С использованием предлагаемой заливочной композиции отработан технологический процесс бронирования зарядов из баллиститного ракетного топлива различного диаметра и различной длины и опробован на ФГУП «Пермский завод им. С.М.Кирова»
Изготовление зарядов с использованием данной заливочной композиции позволяет:
- упростить осмотр забронированных изделий;
- обеспечить надежную адгезионную прочность к баллиститному топливу;
- обеспечить безопасность технологического процесса;
- обеспечить охлаждение (снижение) температуры отработанных газов в камере сгорания с 2200 до 800°С;
- обеспечить низкую дымность.
Таким образом, заявляемая заливочная композиция на основе смеси мономеров бутилметакрилата и метилметакрилата, в которой растворен полибутилметакрилат, с инициатором и активатором отверждения в виде сочетания перекиси бензоила с диметиланилином обладает прозрачностью, низкой дымностью газов и охлаждающим эффектом температуры газов в камере сгорания с 2200 до 800°С. Данная заливочная композиция позволяет изготавливать качественные заряды, обеспечивать их работоспособность, обеспечить безопасность технологического процесса при бронировании зарядов, обеспечить прозрачность и охлаждение отработанных газов.
Класс C06D5/00 Получение сжатого газа, например для взрывных патронов, пусковых патронов, пиротехнических ракет
Класс C09D4/02 акрилсодержащие мономеры