Патент на изобретение №2203301

(54) ЗАЛИВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИУРЕТАНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области ракетной техники и обеспечивает получение заливочной композиции на основе полиуретана для бронирования вкладных зарядов из баллиститного пороха и вклеивания в корпус забронированных зарядов. Композиция содержит полиэтиленгликольадипинат, трис-(ацетилацетанато)марганец (III), 20%-ный раствор 4,4’4”-трифенилметантриизоцианат в дихлорэтане, углерод технический, гексаметилендиизоцианат. Технической задачей изобретения является получение полиуретановой композиции с повышенной гидролитической устойчивостью, а также улучшенными механическими и технологическими характеристиками. 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления пороховых газогенераторов для систем энергоснабжения и управления движением ракет. Пороховые газогенераторы обычно представляют заряды торцевого горения, забронированные по боковой поверхности и одному торцу. Для надежного функционирования зарядов пространство между зарядом и корпусом газогенератора, как правило, заполняется инертным полимерным материалом, препятствующим продольному и поперечному перемещению заряда и одновременно защищающим стенки корпуса газогенератора от воздействия продуктов сгорания пороха.

В качестве такого материала применяют жидкие полиуретановые композиции, используемые, в частности, для бронирования зарядов двухосновного топлива. Наиболее близким аналогом изобретения является состав по патенту Франции FR 2444689, принятый за прототип, в котором, в частности, описана малодымная композиция для бронирования на основе простого полиэфира, полиоксипропилендиола, сорбитола, гексаметилен ди- и триизоцианата и оловоорганического катализатора отверждения. Она может служить основой для разработки такой композиции для бронирования и вклеивания зарядов газогенераторов. Однако использование ее было затруднено из-за его гидролитической нестабильности при хранении.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание заливочной полиуретановой композиции, обладающей гидролитической устойчивостью при хранении и улучшенными технологическими и механическими свойствами.

Техническим результатом изобретения является низковязкая композиция, в которой в качестве гидроксилсодержащего компонента предлагается известный сложный полиэфир полиэтиленгликольадипинат марки П-9А молекулярной массой 2000-2200 ТУ 38.303-04-09-90 (продукт взаимодействия адипиновой кислоты с диэтиленгликолем в присутствии глицерина) в сочетании с 4,4′,4”-трифенилметантриизоцианатом ТУ 6-14-95-85, трис-(ацетилацетонато)марганцем (III) ТУ 6-09-14-1558-79 и гексаметилендиизоцианатом ТУ 113-03-38-104-90 в качестве отвердителя. Поскольку целью не является получение бездымной композиции, то для упрочения материалов предлагается вводить в состав обыкновенный технический углерод марки П-803 ГОСТ 7885-86. Трис-(ацетилацетонато)марганец (III) ускоряет процесс полимеризации состава, поэтому отпадает необходимость использования оловоорганических соединений. 4,4;4″-трифенилметантриизоцианат подавляет процесс гидролиза уретановой группы отвержденной заливочной композицией при хранении заряда, причем 4,4;4″-трифенилметантриизоцианат применяется в виде 20%-го раствора в дихлорэтане.

Технический результат достигается за счет того, что заливочная полиуретановая композиция на основе использования упомянутого сочетания содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Полиэтиленгликольадипинат – 72,0-76,0
Трис-(ацетилацетонато)марганец(III) – 0,02-0,03
20%-ный раствор 4,4′, 4″-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане – 4,0-8,0
Углерод технический – 10,2-11,8
Гексаметилендиизоцианат – 8,2-9,8
Рецептура и свойства по предлагаемому изобретению см. в таблице.

Введение в состав трис-(ацетилацетонато)марганца (III) вместо оловоорганического соединения позволило:
– во-первых, увеличить жизнеспособность композиции с 40 минут до 2,5 часа;
– во-вторых, сократить в 1,5-3 раза время отверждения состава при комнатной температуре.

Катализатор отверждения трис-(ацетилацетонато)марганца (III) является доступным соединением и не влияет на изменение свойств готового полимера. Катализатор нетоксичен, химически устойчив, не гидролизуется.

Различное содержание наполнителя в составе позволяет получать композиции с вязкостью от 15 до 500 пуаз, поэтому данный состав можно использовать как для заливки в очень узкий зазор, так и методом вытеснения, что значительно упрощает процесс вклеивания зарядов в корпус двигателя.

Изменение избытка отвердителя гексаметилендиизоцианата в сочетании со сшивающим агентом 4,4′,4”-трифенилметантриизоцианатом позволяет варьировать в широком диапазоне прочностные характеристики вулканизата.

Приготовление состава производится известными методами и приемами с применением вакуумных смесителей.

Технологические и эксплуатационные характеристики предлагаемой заливочной композиции на основе сочетания полиэтиленгликольадипината с трис-(ацетилацетонато)марганцем (III) и 4,4′, 4”-трифенилметантриизоцианатом проверены с положительными результатами на натурных изделиях, как в случае бронирования вкладных зарядов из баллиститного топлива, так и при влеивании забронированных зарядов в корпус ракетного двигателя.

В первом случае уретановая композиция с помощью заливочной формы наносилась на боковую поверхность заряда (диаметр 106 мм, длина 80 мм) и выдерживалась при комнатной температуре не менее 48 часов. После отверждения получался заряд с гладкой эластичной бронировкой, не имеющей вырывов, отслоений и т.д. Огневые испытания при 20^oC показали удовлетворительную работу заряда. Бронировка обеспечивает гидролитическую устойчивость заряда при хранении.

Во втором случае эта же заливочная композиция загружалась в корпус двигателя, внутренняя поверхность которого предварительно опескоструена или зашерохована. Затем с помощью центрующих втулок и сухарей заряд, забронированный термопластичным или термореактивным материалом, опускался в корпус и поджимался с помощью специальных приспособлений. После отверждения состава центрующие втулки извлекались. Состав проверен на изделиях диаметром 79 мм и длиной 550 мм. Свежеизготовленные заряды и заряды, прошедшие термостатирование в диапазоне температур 60^oC, при огневых испытаниях показали удовлетворительные результаты. Состав также был гидролитически устойчив при хранении.

Таким образом, предложенная заливочная полиуретановая композиция отличается от известной повышенной гидролитической устойчивостью при хранении, а также улучшенными технологическими и механическими характеристиками и меньшим временем отверждения. Состав найдет широкое применение при бронировании и вклеивании зарядов газогенераторов.

Формула изобретения

Заливочная полиуретановая композиция, включающая основу, изоцианатный отвердитель-гексаметилендиизоцианат, катализатор отверждения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве основы полиэтиленгликольадипинат, в качестве катализатора отверждения трис-(ацетилацетонато)марганец (III) и дополнительно 20%-ный раствор 4,4’4”-трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане и активный наполнитель – углерод технический при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полиэтиленгликольадипинат – 72,0-76,0
Трис-(ацетилацетонато)марганец (III) – 0,02-0,03
20%-ный Рраствор 4,4’4”-трифенилметан-триизоцианата в дихлорэтане – 4,0-8,0
Углерод технический – 10,2-11,8
Гексаметилендиизоцианат – 8,2-9,8

РИСУНКИ