защитно-адгезионный лак для бронирования заряда твердого ракетного топлива
Классы МПК: | C09D175/06 из сложных полиэфиров C09D175/04 полиуретаны |
Автор(ы): | Красильников Федор Сергеевич (RU), Васильева Ирина Анатольевна (RU), Серова Людмила Петровна (RU), Крестовский Александр Николаевич (RU), Молчанов Владимир Федорович (RU), Александров Михаил Зиновьевич (RU), Куценко Геннадий Васильевич (RU), Охрименко Эдуард Федорович (RU), Армишева Наталья Александровна (RU), Пухкаева Надежда Михайловна (RU), Онянова Ольга Валентиновна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-11-17 публикация патента:
20.11.2012 |
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 |
Дихлорэтан | 78,60-79,80 |
Продукт поликонденсации этиленгликоля, | |
адипиновой кислоты и глицерина с содержанием | |
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',4 -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 | ||||||||
Наименование | прототип | Предполагаемые составы, примеры № | ||||||
показателей | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Состав подслоя, %, | ||||||||
- 4,'4,'4" трифенилметантриизоцианат | 19,55-19,85 | 19,65 | 19,65 | 19,75 | 19,80 | 19,85 | 19,90 | 19,90 |
- дихлорэтан | 78,4-79,8 | 78,30 | 79,80 | 78,60 | 78,70 | 78,95 | 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 | 0,5 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 0,4 |
- дибутилоловодилаурат | 0,05-0,2 | 0,05 | 0,05 | 0,15 | 0,5 | 0,2 | од | 0,1 |
Прочность адгезии бронепокрытия к твердому ракетному топливу, кгс/см 2, | ||||||||
- высокоэнергетическому | 63,1-68,4 | Адгезия отсутствует | 68,7 | 69,0 | 70,3 | 70,2 | 68,8 | 48,1 |
- с низкой скоростью горения | 64,0-66,5* | Адгезия отсутствует | 68,0 | 68,3 | 69,4 | 69,7 | 68,2 | 42,6 |
Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из высокоэнергетического топлива, %, | ||||||||
при 20°С | 0,54-0,7 | - | 0,40 | 0,43 | 0,41 | 0,42 | 0,45 | - |
при 60°С | 2,38-2,96 | - | 2,15 | 2,42 | 2,23 | 2,34 | 2,6 | - |
Продолжение таблицы | ||||||||
Наименование показателей | прототип | Предполагаемые составы, примеры № | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
Содержание нитроэфиров в бронепокрытии после хранения в течение 30 сут. для зарядов из топлива с низкой скоростью горения, %, | ||||||||
при 20°С | 0,4-0,6 | - | 0,28 | 0,26 | 0,32 | 0,31 | 0,24 | - |
при 60°С | 5,9-7,4 | - | 4,2 | 4,3 | 4,5 | 4,3 | 4,0 | - |
Мощность дымообразования после форсированного старения зарядов при температуре испытания 50°С, м2/с, | ||||||||
- высокоэнергетического топлива | 0,8-1,8 | - | 0,8-1,2 | 1,0-1,4 | 0,7-1,1 | 0,7-1,2 | 0,9-1,3 | - |
- топлива с низкой скоростью горения | 1,2-2,1 | - | 1,3-1,7 | 1,4-1,8 | 1,0-1,3 | 1,1-1,4 | 1,1-1,6 | - |
* 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