ИНЕРТНЫЙ ПЛАСТИЗОЛЬНЫЙ СОСТАВ
INERT PLASTISOL COMPOSITION

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.
3
Однако плотность имитируемых взрывчатых пластизольных составов не ограничивается двумя значениями. Диапазон плотности взрывчатых пластизольных составов - от 1,78 до 1,92 г/см.
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.
3
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/см. 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:
сф
где m - масса микросфер, г;
0
m - масса состава без микросфер, г;
3
ρ - требуемое значение плотности состава, г/см;
сф
3
ρ - истинная плотность микросфер, г/см;
0
3
ρ - плотность состава без микросфер, г/см.
3
3
3
Например, если плотность состава без микросфер - 1,92 г/см, а требуемая плотность - 1,82 г/см, то на каждый килограмм состава следует добавить следующее количество микросфер с плотность 0,31 г/см:
сф
m=1·(1,82/1,92-1)/(1-1,82/0,31)=0,01 кг.
3
3
3
3
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/см вводились микросферы с плотностью 0,31 г/см 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/см до 1,80 г/см.
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/см<sup>3</sup>
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