защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного топлива

Классы МПК:C09D175/06 из сложных полиэфиров
C09D175/04 полиуретаны
Автор(ы):, , , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-11-17
публикация патента:

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к разработке защитно-адгезионного лака, применяемого в качестве подслоя для скрепления бронепокрытия с поверхностью заряда при бронировании заряда твердого ракетного топлива. Защитно-адгезионный лак содержит 4,4',4"-трифенилметантриизоцианат, дихлорэтан, в качестве адгезионной добавки - продукт поликонденсации этиленгликоля, адепиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30 мас.% и дибутилоловодилаурат в качестве катализатора отверждения. Технический результат - получение лака, обладающего высокой защитной способностью от миграционных процессов в системе «топливо-бронепокрытие», уменьшающего дымообразование, позволяющего увеличить прочность скрепления бронепокрытия с поверхностью топливного заряда, содержащего в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов, исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы, обеспечивающего прочное скрепление шашек из твердого ракетного топлива с бронепокрытием в течение гарантийного срока хранения зарядов и позволяющего использовать доступное сырье отечественного производства. 1 табл.

Формула изобретения

Защитно-адгезионный лак для бронирования заряда из твердого ракетного топлива, содержащий 4,4',4" трифенилметантриизоцианат, дихлорэтан, катализатор отверждения дибутилоловодилаурат и адгезионную добавку, отличающийся тем, что в качестве адгезионной добавки содержит продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

4,4',4" Трифенилметантриизоцианат 19,65-19,90
Дихлорэтан78,60-79,80
Продукт поликонденсации этиленгликоля,защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
адипиновой кислоты и глицерина с содержанием защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% 0,5-1,5
Дибутилоловодилаурат 0,05-0,50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке защитно-адгезионного лака для обеспечения прочного скрепления бронепокрытия с поверхностью топливной шашки и может быть использовано при отработке и изготовлении заряда твердого ракетного топлива (ТРТ).

Конструкции вкладных зарядов из баллиститных твердых топлив, бронированных по определенным поверхностям, широко используются в ракетной технике, особенно для двигателей активно-реактивных систем (АРС), противотанковых управляемых реактивных снарядов (ПТУPC) и др.

Создание высокоточных управляемых реактивных снарядов, в том числе с наиболее современными методами наведения на цель (по лазерному и радиолучу) осложняется низкой надежностью передачи команд на борт снаряда при наличии существенной задымленности трассы полета.

Основными источниками дыма при работе управляемых реактивных снарядов являются продукты сгорания твердого ракетного топлива и бронепокрытия.

В настоящее время для бронирования зарядов ПТУРС и АРС широко используются бронепокрытия на основе ацетата целлюлозы, имеющие низкую мощность дымообразования. В процессе длительного хранения зарядов из-за миграции пластификатора - нитроглицерина в бронепокрытие снижается термостойкость ацетилцеллюлозного бронепокрытия, увеличивается мощность дымообразования, происходит изменение химического состава топлива и бронепокрытия. Для уменьшения миграции нитроэфиров из топлива в бронепокрытие, на топливо наносится защитно-адгезионный лак.

Известен защитно-адгезионный подслой патент RU № 2217460 заявлено 23.07.2001 г., опубликовано 27.11.2003 г., МПК C09D 175/00 для бронирования заряда ТРТ, состоящий из 20% раствора 4,4',4защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 -трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане, а в качестве адгезионной добавки в него вводится аллиловый спирт в количестве 0,5-2%. Подслой отверждается на поверхности топливной шашки при температуре от 15 до 35°С под действием оловоорганического катализатора в течение 0,75-6,0 часов. Данный состав выбран авторами в качестве прототипа предполагаемого изобретения. Однако в процессе изготовления зарядов с использованием защитно-адгезионного подслоя по указанному патенту выявлены следующие недостатки:

- при бронировании зарядов из топлив, содержащих компоненты на основе производных полиформальдегидов, необходимо нанесение дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы, так как производные полиформальдегидов существенно снижают адгезию ацетилцеллюлозного бронепокрытия к топливу через известный защитно-адгезионный подслой;

- в силу ряда объективных причин отечественное производство аллилового спирта отсутствует;

- аллиловый спирт является токсичным продуктом, относится к первому классу опасности по ПДК.

Также известен защитно-адгезионный подслой по патенту RU № 2280054, заявлено 14.02.2005 г., опубликовано 20.07.2006 г., МПК C09D 175/00, состоящий из 20% раствора 4,4',4"-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане, а в качестве адгезионной добавки содержит монометакриловый эфир этиленгликоля. Монометакриловый эфир этиленгликоля является продуктом химически не стойким и по истечении гарантийного срока хранения (6 месяцев) не пригоден для дальнейшего использования. Кроме того в настоящее время выпуск его отечественной промышленностью приостановлен.

С целью расширения отечественной сырьевой базы для обеспечения изготовления зарядов твердого ракетного топлива возникла необходимость в разработке нового защитно-адгезионного лака.

Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка защитно-адгезионного лака для обеспечения прочного скрепления шашек из ТРТ с бронепокрытием, обладающего высокой защитной способностью от миграционных процессов в системе «топливо-бронепокрытие», способствующего снижению дымообразования в процессе работы РДТТ, позволяющего исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы при бронировании изделий с низкой скоростью горения.

Технический результат достигается за счет того, что защитно-адгезионный лак для бронирования ТРТ на основе 4,4,4"-трифенилметантриизоцианата, дихлорэтана, в качестве адгезионной добавки содержит продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.%, а в качестве катализатора отверждения в лак вводится дибутилоловодилаурат.

Предлагаемый лак позволяет надежно скрепить бронепокрытие с поверхностью топливного заряда, содержащего в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов и тем самым исключить использование дополнительного подслоя на основе ацетата целлюлозы («АД»), а также позволяет уменьшить диффузию нитроэфиров из топлива в бронепокрытие в процессе длительного хранения зарядов, что способствует снижению мощности дымообразования в процессе работы РДТТ. Кроме того продукт поликонденсации этиленгликоля с адипиновой кислотой и глицерином с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30 мас.%, является малотоксичным продуктом по сравнению с аллиловым спиртом, а также широко используется в крепящих клеевых составах при изготовлении бронепокрытий для различных систем РДТТ.

Технология приготовления предлагаемого лака, нанесение его на топливную шашку и режимы сушки, аналогичны прототипу и не требуют технологического и аппаратурного изменения процесса бронирования зарядов методом литья под давлением.

В таблице приведены примеры рецептур предполагаемого лака, его адгезионные, миграционные и технологические свойства.

Таблица
Наименованиепрототип Предполагаемые составы, примеры №
показателейзащитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 1 23 45 67
Состав подслоя, %, защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
- 4,'4,'4" трифенилметантриизоцианат 19,55-19,8519,65 19,65 19,7519,80 19,85 19,9019,90
- дихлорэтан 78,4-79,8 78,3079,80 78,60 78,7078,95 79,50 79,6
- спирт аллиловый 0,5-2,0- -- -- --
- продукт поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% -2,0 0,51,5 1,01,0 0,50,4
- дибутилоловодилаурат 0,05-0,2 0,050,05 0,150,5 0,2од 0,1
Прочность адгезии бронепокрытия к твердому ракетному топливу, кгс/см 2,защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
- высокоэнергетическому 63,1-68,4Адгезия отсутствует68,7 69,0 70,370,2 68,848,1
- с низкой скоростью горения64,0-66,5* Адгезия отсутствует 68,0 68,369,4 69,768,2 42,6
Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из высокоэнергетического топлива, %, защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
при 20°С 0,54-0,7 - 0,400,43 0,410,42 0,45-
при 60°С 2,38-2,96 -2,15 2,422,23 2,342,6 -

Продолжение таблицы
Наименование показателей прототип Предполагаемые составы, примеры №
защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 1 23 45 67
Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из топлива с низкой скоростью горения, %, защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
при 20°С0,4-0,6 - 0,280,26 0,320,31 0,24-
при 60°С 5,9-7,4 -4,2 4,34,5 4,34,0 -
Мощность дымообразования после форсированного старения зарядов при температуре испытания 50°С, м2/с, защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044 защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного   топлива, патент № 2467044
- высокоэнергетического топлива 0,8-1,8- 0,8-1,21,0-1,4 0,7-1,1 0,7-1,20,9-1,3 -
- топлива с низкой скоростью горения 1,2-2,1- 1,3-1,71,4-1,8 1,0-1,3 1,1-1,41,1-1,6 -
* Изделия с дополнительным подслоем на основе «АЦ»

Из данных таблицы видно, что прочность адгезии бронепокрытия к твердому ракетному топливу увеличилась до 70,3 кгс/см2 (пример 4), содержание нитроэфиров в бронепокрытии после длительного хранения при температуре плюс 20°С и плюс 60°С уменьшилось до 0,4 и 2,5% (пример 1), а мощность дымообразования после форсированного старения бронированных зарядов с предлагаемым защитно-адгезионным лаком уменьшилась до 0,7 и 1,0% (пример 4). Кроме этого следует отметить, что прочность адгезии предлагаемого лака пример (2-6) к топливу с низкой скоростью горения и содержащему в своем составе компоненты на основе производных полиформальдегидов выше, чем у прототипа и при этом исключается нанесение дополнительного подслоя на основе «АЦ». При введении в состав защитно-адгезионного лака продукта поликонденсации этиленгликоля, адипиновой кислоты и глицерина с содержанием гидроксильных групп от 2,00 до 2,30, мас.% в количестве 2,0, мас.% (пример 1) - адгезия отсутствует, из-за быстрого отверждения лака на поверхности топливной шашки, которая составляет 0,1-0,2 часа. При введении 0,4, мас % (пример 7), адгезия значительно уменьшается, так как лак длительное время (более 6 часов) не отверждается на поверхности топливной шашки. В связи с этим примеры 1 и 7 технологически неприемлемы при бронировании изделий и дальнейшие исследования с данными примерами не проводились. Кроме того для изготовления предлагаемого защитно-адгезионного лака используется доступное сырье отечественного производства.

Предлагаемый защитно-адгезионный лак проверен с положительным результатом при изготовлении натурных бронируемых изделий и проведением их стендовых испытаний в условиях ФГУП «НИИПМ».

Класс C09D175/06 из сложных полиэфиров

способ нанесения покрытия на металлический субстрат -  патент 2515951 (20.05.2014)
композиция для защитных покрытий -  патент 2502770 (27.12.2013)
полимерная полиуретановая композиция и многослойный материал на ее основе -  патент 2494131 (27.09.2013)
полиуретановые покрытия, характеризующиеся улучшенной межслоевой адгезией -  патент 2489451 (10.08.2013)
композиция для покрытий -  патент 2479609 (20.04.2013)
подкисленные полиэфирполиуретановые дисперсии -  патент 2473570 (27.01.2013)
ткань для покрытия воздушных летательных аппаратов гражданской авиации -  патент 2436880 (20.12.2011)
композиция для покрытий -  патент 2427602 (27.08.2011)
полиуретановая композиция -  патент 2427599 (27.08.2011)
полиуретановая композиция для получения шумозащитных покрытий по литьевой технологии -  патент 2423403 (10.07.2011)

Класс C09D175/04 полиуретаны

Наверх