ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЙ БРОНЕСОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ВКЛАДНОГО ЗАРЯДА СМЕСЕВОГО МЕДЛЕННОГОРЯЩЕГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА
THERMOPLASTIC ARMOUR COMPOSITION FOR COATING SET-IN CHARGE OF MIXED SLOW-BURNING SOLID PROPELLANT

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке бронирующего состава для вкладного заряда смесевого медленногорящего твердого ракетного топлива (МГТ).
Известны рецептуры бронесоставов на основе ацетилцеллюлозы - патенты RU 2179989 от 27.02.2002 и RU 2276174 от 19.01.2005, наносимые на заряды твердого ракетного топлива способом литья под давлением на термопластавтомате. Однако данные бронесоставы не имеют прямой адгезии к МГТ. Известен состав для бронирования заряда термопластичного топлива - патент RU 2215723 от 11.01.2002, МПК C06B 21/00, С06D 5/00, взятый авторами за прототип. Достоинством прототипа является высокая прочность скрепления бронесостава с топливом, достигающая когезионной прочности скрепляемых материалов. Недостаток патента-прототипа - длительность цикла бронирования им заряда, который может достигать трех суток вместе с сушкой заряда после бронирования для удаления используемых при бронировании растворителей.
Технической задачей патентуемого изобретения является разработка термопластичного бронесостава на основе ацетилцеллюлозы с повышенным показателем текучести расплава для бронирования заряда из МГТ методом литья под давлением на термопластавтомате (ТПА) с сокращением продолжительности бронирования заряда с 3 суток до 2 минут.
Технический результат изобретения заключается в разработке термопластичного бронесостава для бронирования вкладных зарядов из МГТ, включающего ацетилцеллюлозу, триэтил-о-ацетилцитрат и бета-(2,4-динитрофенокси) этанол. В указанный бронесостав для повышения его термостойкости при переработке методом литья под давлением при высоких температурах вводят термостабилизатор в виде продукта конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана, в качестве которого используют эпоксидные смолы марок ЭД-16 или ЭД-24 или Э-40. При этом указанные смолы должны иметь молекулярный вес 300÷600 и содержание эпоксидных групп 15÷33.
Термопластичный бронесостав содержит компоненты при соотношении, мас.%:
Ацетилцеллюлоза
44-50
Триэтил-о-ацетилцитрат
46-52
Бета-(2,4-динитрофенокси) этанол
3,0-3,7
Продукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана
0,3-1,0
Заявляемые пределы соотношений компонентов определялись экспериментальным путем и являются оптимальными, обеспечивая удовлетворительные механические, адгезионные и технологические свойства бронесостава.
Рецептуры вариантов бронесостава с различным содержанием компонентов, их механические, адгезионные и технологические свойства приведены в таблице. Там же для сравнения показаны соответствующие характеристики материала - прототипа и значения механических характеристик смесевого ракетного топлива типа МГТ.
Показатель текучести расплава определяется по ГОСТ 11645-73 и характеризует реологические свойства бронесостава при следующих условиях:
масса груза - 3,8 кг;
диаметр капилляра - 1,18 мм;
температура испытания - 175°C.
Таблица
Наименование показателей
Значение показателей
Прототип пат. RU 2215723
Топливо типа МГТ
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
Вариант 4
Вариант 5
Компонентный состав, мас.%:
ацетилцеллюлоза
56,0
44,0
50,0
46,0
52,0
41,0
триэтил-о-ацетилцитрат
40,0
52,0
46,0
50,0
43,0
55,7
бета-(2,4-динитрофенокси) этанолпродукт конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана:
-
4,0
3,0
3,7
3,5
4,6
2,5
ЭД-16
-
1,0
0,4
ЭД-24
0,3
0,8
Э-40
0,5
Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин
2,0
-
11,2
4,6
6,5
3,0
15,2
Предел прочности при растяжении, кгс/см<sup>2</sup>, Т=+20°C
160,0
49,2
70,1
115,0
85,0
156,3
58,0
Относительное удлинение, %, Т=+20°C
75,0
3,0
72,8
58,8
61,2
50,1
81,0
Модуль упругости при 5% деформации, кгс/см<sup>2</sup>, Т=+20°C
1900
1800
1312
1750
1605
1870
1118
Прочность адгезии к МГТ, кгс/см<sup>2</sup>, Т=+20°C
60-70
-
61,9
65,4
61,8
-
30,2
Продолжительность бронирования
3 сут
-
1,0 мин
2,0 мин
1,5 мин
-
1,0 мин
Из данных таблицы следует, что предлагаемые варианты 1-3 термопластичного бронесостава имеют меньшие значения предела прочности при растяжении по сравнению с прототипом, но именно их уровень является предпочтительным для бронирования заряда из «мягкого» топлива типа МГТ, а также выполняется необходимое для надежной работы заряда соотношение: «модуль упругости бронепокрытия» < «модуль упругости топлива». Адгезионные характеристики патентуемого бронесостава (варианты 1-3) и прототипа находятся практически на одном уровне, а показатель текучести расплава значительно выше, чем у прототипа, что позволяет перерабатывать его литьем под давлением при показателе текучести расплава бронемассы (4,6÷11,2 г/10 мин).
Бронесостав варианта 4 с повышенным содержанием ацетилцеллюлозы (52,0%) и бета-(2,4-динитрофенокси)этанола (4,6%) и пониженным содержанием триэтил-о-ацетилцитрата (43,0%) имеет низкое значение показателя текучести расплава - ПТР составляет 3,0 г/10 мин и поэтому не может перерабатываться методом литья под давлением; вариант 5, где содержание триэтил-о-ацетилцитрата составляет 55,7%, что выше заявленного предельного количества, имеет слишком высокий показатель текучести расплава - ПТР 15,2 г/10 мин и требует бронирования при более низких температурах, это приводит к неудовлетворительной адгезии бронесостава к МГТ.
Технология изготовления патентуемого бронесостава заключается в измельчении и сушке порошкообразных компонентов - ацетилцеллюлозы, бета-(2,4-динитрофенокси)этанола, загрузке в разогретый мешатель и перемешивании в течение 5÷10 мин. После этого в мешатель загружается двойная смесь эпоксидной смолы и триэтил-о-ацетилцитрата и масса дополнительно перемешивается в течение 1,0÷1,5 ч. Затем подготовленная бронемасса для обеспечения ее полной гомогенизации и пластификации подвергается трехкратной грануляции на шнек-прессе.
Работоспособность заряда, покрытого патентуемым бронесоставом, на опытно-химическом заводе ФГУП «НИИПМ» подтверждена широким комплексом лабораторных и огневых стендовых испытаний, в том числе попеременным и длительным термостатированием в диапазоне температур ±60°C.