Справочник по ВВ и пиросоставам--pirosprawka 2009 (536594), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Сшиваетсядиизоцианатами или эпоксидной смолой, подобно полиуретанам, CTPB (ПБККГ) – полибутадиен скарбоксильными концевыми группами. Каучук СКН – сополимер бутадиена, акрилонитрила и акриловойкислоты (Вулканизатор - сера). Каучук СКД (Синтетический каучук дивинильный) – сополимер бутадиена иметакриловой кислоты, отвержденный эпоксидной смолой.Эпоксидные смолы:Представляют собой термореактивные полимеры, содержащие в молекулах концевые функциональныегруппы –CH-(-O-)-CH2. Являются продуктами поликонденсации эпихлоргидрина с двухатомными фенолами,чаще всего с дифенилолпропаном и резорцином. Низкомолекулярные смолы представляют собойпрозрачные жидкости от желтого до светло-коричневого цвета. Отвердители – полиэтиленполиамин ималеиновый ангидрид. В производстве смесевых ТРТ полиэтиленполиамин не применяется, т.к.затвердевание происходит слишком быстро.
Эпоксидные смолы отличаются высокими адгезионнымисвойствами по отношению к наполнителям, но они достаточно хрупкие и требуют наличия пластификаторав своем составе (до 20%). Эпоксидные смолы нередко применяются как упрочняющий сополимер иодновременно отвердитель в полиуретановых и полибутадиеновых связующих. Например смола ЭД-5(Условная формула C55.3H58.1O17.4) и смола на основе резорцина (C49.2H47O22.6). Растворяются в ацетоне. Поэнергетической эффективности соответствуют полиуретановым топливам.Кроме сшивающихся полимерных композиций, в Великобритании в качестве горючих-связующих иногдаприменяются различные термопласты – полимеры способные обратимо приобретать текучее состояние принагревании.
Первые смесевые ракетные топлива были термопластичными: в них использовалсяпластифицированный полистирол, поливинилхлорид, а также асфальт и битум. В современныхтермопластичныхтопливахчащевсегоиспользуетсявысокомолекулярныйполиизобутилен,пластифицированный этилолеатом или дибутилсебацинатом. Такие топлива очень просты в изготовлении идешевы. Их технология включает смешение компонентов при 70°С, вакуумирование смеси и экструзиюнепосредственно в двигатель.
Эти топлива обладают худшими механическими свойствами чем топлива насшитых полимерах, т.к. становятся хрупкими при отрицательных температурах и текут при повышенных. Всвязи с ползучестью под действием собственной массы их применяют ограниченно и лишь в сравнительнонебольших ракетных двигателях диаметром не более 150мм. Однако с другой стороны они оченьтехнологичны и легко перерабатываются обратно на компоненты.199Энергоемкие полимеры:При введение в горючее-связующее нитрогрупп или азидогрупп (с целью повышения энтальпииобразования) облегчается задача обеспечения энергетически оптимального соотношения компонентовтоплива, этим также удается повысить общее энергосодержание топлива.
В современных смесевых ТРТначинают использовать полимеры, содержащие нитро- и азидогруппы. Стоит отметить, что попыткииспользовать энергоемкие связующие предпринимались на протяжении всей эволюции смесевых ракетныхтоплив, но такие топлива носили больше экспериментальный характер, т.к. технология подобных топлив небыла отработана и вплоть до последнего времени не удавалось создать связующее в полной мересоответствующее требованиям по безопасности, обеспечивающее требуемые механических свойства, атакже устойчивости при хранении и стоимости.
Поэтому обычно приходили к некоторому компромиссуиспользуя обычное, как правило полиэфирное или полиуретановое связующее, но с применениемэнергоемкого пластификатора типа нитроглицерина. Тем не менее известно, что в ракетах «Polaris» дляполучения энергоемкого связующего используется 3-нитраза-1,5-пентан-диизоцианат.На практике получили некоторое распространение в основном высокоэнергетические смесевые топлива сиспользованием уже отработанного на практике двухосновного связующего на основе нитроцеллюлозы инитроглицерина (ТРТ смешанного типа см. далее).Наиболее перспективными энергоемкими связующими на данный момент являются оксетановые полимерыполи-3,3-бис-(азидометил)оксетан(азопентон,ВАМО),термопластичныйсополимеразидометилметилоксетана и бис-азидометилоксетана (АММО/ВАМО) с низкой температурой стеклования,полимеры глицидилазида (GAP), глицидилнитрата (PGN, Poly-GLYN), сополимера 2-метил-5-винилтетразолас 2% метакриловой кислоты (C4N4H4, ПВМТ, теплота образования 1255 кДж/кг, плотность 1.28 г/см3),поливинилметоксидиазен-N-оксида (C3H6N2O2, ПВМОДАО, теплота образования -46кДж/кг, плотность 1.31г/см3).
Большинство из указанных энергоемких связующих имеют гидроксильные концевые группы исшиваются органическими диизоцианатами в присутствии трехатомного спирта в энергоемкие полиуретаны.Пластификаторы:Пластификатор – это вещество, вводимое в состав горючего-связующего с целью уменьшить еговязкость в исходном состоянии и повысить эластичность в отвержденном, т.е.
обеспечить хорошуютехнологичность топливной массы в процессе изготовления заряда и приемлемые механические свойстваготового топлива. Жидкий пластификатор растворяют в жидком связующем и далее, после отверждениятоплива, он входит в него как составная часть горючего-связующего. Эффект пластификации состоит в том,что молекулы пластификатора, взаимодействуя своими активными функциональными группами атомов ссоответствующими группами молекул связующего, создают экранирующий эффект, ослабляя силовоевзаимодействие последних.В качестве пластификаторов применяют высококипящие или легкоплавкие вещества – сложные эфирымногоосновных неорганических, дикарбоновых органических кислот, минеральные масла нефтяногопроисхождения, ненасыщенные жирные кислоты.Трикрезилфосфат – (С6H4CH3O)3PO, дибутилфталат – C6H4(COOC4H9)2, диоктилфталат C6H4(COOC8H17)2, олеиновая кислота, трансформаторное масло, в том числе и просто разбавителисвязующего (стеарин, парафин).В целях увеличения энергетической составляющей топлива в состав иногда вводят энергоемкиепластификаторы – нитроглицерин, более термостойкие бутантриолтринитрат, 2,4-динитро-2,4-диазапентан,BNDPA/F и др.Сшивающие агенты (Отвердители)Для образования поперечных связей в горючих-связующих, с целью образования вместо жидкихсубстанций эластичной полимерной матрицы используют добавки различных отвердителей.
Отверждениеобычно проводят при нагревании. Для отверждения полимеров с концевыми гидроксильными группамииспользуютразличныеорганическиедиизоцианаты,например2,4-толуилендиизоцианат,гексаметилендиизоцианат и др. Для отверждения полимеров с концевыми карбоксильными группамиприменяют соединения с эпоксидными группами (например эпоксидную смолу, агенты ERLA-0510, EPONX801, DER-332) и соединения с азиридиновыми группами Трис-(1-(2-Метил)азиридинил)фосфин оксид –MAPO, BITA, BISA, TEAT). Для регулировки процесса отверждения используют катализаторы и ингибиторыотверждения.Катализаторы горения.Часто скорости горения топлив без добавок бывает недостаточно для обеспечения требуемыххарактеристик ракетного двигателя и необходимо введение катализатора.
Более того, путем добавлениякатализатора или ингибитора можно подобрать состав таким образом, чтобы он удовлетворял требованиям,предъявляемым к двигателю.200Катализаторами разложения ПХА являются – хромит меди (кроме каталитического действия такжепонижает зависимость скорости горения от давления, поэтому ему отдают предпочтение), окись железа,Раньше использовали соединения меди, однако впоследствии было установлено, что они ухудшаюттермическую стабильность топлива.
При этом установлено, что соединения хрома и меди ускоряютразложение собственно окислителя, тогда как окись железа способствует разложению крупных молекулполибутадиена. Твердые порошкообразные катализаторы вводят в кол-ве не более 1-2%, т.к. дальнейшееувеличение его количества не приводит к заметному увеличению скорости горения, но при этом происходитразбавление топлива инертными добавками.Более эффективны жидкие катализаторы - производные ферроцена, способные растворяться в горючемсвязующем (Диэтилферроцен, дибутилферроцен) – они могут вводится в топливо в кол-ве до 5% и игратьроль пластификаторов, однако нанометрические порошки оксида железа по каталитической активностипревосходят ферроцен.Наиболее эффективно совместное действие твердого порошкообразного катализатора и производногоферроцена.Катализаторами разложения нитрата аммония являются соединения хрома – например дихромат аммония,а также некоторые соединения железа – берлинская лазурь.Ингибиторами горения являются фторид лития и хлорид аммония.Также любое топливо содержит большое количество других добавок – катализаторы или ингибиторыпроцесса сшивки (отверждения) – металлоорганические соединения, позволяющие вести процессотверждения согласно оптимального с точки зрения технологии времени затвердевания.
Антиоксиданты –предотвращают окисление кислородом воздуха и старение горючесвязующих компонентов топлива,технологические добавки и эмульгаторы – лецитин.Табл. 42 Компоненты современных смесевых ракетных топлив:Класс компонентовКристаллический окислительСодержание в смеси0-80%Металлическое горючее0-30%Горючее-связующееполибутадиенового типа5-18%Горючее-связующееполиэфирного типа0-15%Сшивающие агенты и агенты,образующие поперечные связив полимерах.0.2-3.5%201Наименование компонентаАммония перхлорат,Аммония нитрат,Калия перхлорат,Калия нитрат,Аммония динитрамидАлюминий,Цирконий (также играет рольмодификатора горения),Алюминиягидрид(Эксп.топлива),Бериллий и бор (Эксп. топлива),Полибутадиенсгидроксилильнымииликарбоксильнымиконцевымигруппами (HTPB, CTPB),Сополимерполибутадиенасакрилонитрилом и акриловойкислотой (PBAN),Сополимерполибутадиенасакриловой кислотой (PBAA)Полиэтиленгликоль (PEG),Поликапролактон-полиол (PCP),Полигликольадипинат(PGA),Полипропиленгликоль(PPG,HTPE),Полиуретан (PU)Трис((метил)азиридинил)фосфиноксид (MAPO),Изофорон диизоцианат (IPDI),Толуол-2,4-диизоцианат (TDI),Гексаметилендиизоцианат(HMDI),Катализаторы горения0.2-5%Модификаторы горения0.2-3%ВВ0-40%Пластификаторы0-7%Энергоемкие пластификаторы0-14%Энергоемкие связующие(Пока используются гл.
обр. вэкспериментальных топливах)0-15%Агенты, улучшающие адгезиюсвязующего к наполнителю0.1-1%Стабилизаторыантиокислители0.5-1%Технологические добавкииДимерилдиизоцианат (DDI),Триметилолпропан (TMP),Тримезоил-(2-этил)-азиридин(BITA), эпоксидные смолыОксиды железа, меди, хрома,Хромит меди,Производныеферроцена(Бутилферроцен)Карбонатыисульфатыщелочноземельныхметаллов,Двуокись титана,МеталлоорганическиесоединенияОктоген,Гексоген,НитрогуанидинДиоктилфталат (DOP),Диоктиладипинат(DOA),Диоктилсебацинат (DOS),Диметилфталат (DMP),Изодецилпеларгонат (IDP)Глицидилазидныйпреполимер(GAP),Нитроглицерин (NG),Диэтиленгликольдинитрат(DEGDN),Бутантриолтринитрат(BTTN),Триэтиленгликольдинитрат(TEGDN),Триметилолэтантринитрат(TMETN)Глицидилазидныйполимер(GAP),Полиглицидилнитратныйполимер (PGN),BAMO/AMMO сополимер,BAMO/NIMMO сополимер.MT-4(конденсатMAPOтартаровойиадипиновойкислоты),HX-752(Бис-изофталь-метилазиридин)Дифениламин,Фенилнафтиламин,N-метил-p-нитроанилин,Динитродифениламин.Лецитин,Лаурилсульфат натрия0.5-1%Составы некоторых смесевых ТРТ использовавшихся в 60х годах и позже:1) NH4NO3 – 80%, орг.
связующее (полибутадиеновый каучук) –10%, спец. добавки(катализаторы (соед. хрома), вулканизаторы, пластификаторы) –10% (состав длятвердотопливных управляемых мишеней)2) KClO4 – 80%, асфальт –10%, орг. связующее –8%, спец. добавки - катализаторы (оксидымарганца и железа, пластификаторы –2% (термопластичный состав для разгонных ступенейнекоторых ракет)3) пикрат аммония –45%, пикрат натрия –45%, полиэфирная смола –10%.2024) NH4ClO4 –74-76%, орг. связующее (полиуретановый каучук пластифицированныйдибутилсебацинатом) –10%, алюминий –15%, спец. добавки: катализаторы (окись железа) –1%. (топливо для второй ступени ракеты «Минитмен»)5) NH4ClO4 –64%, орг. связующее (CTPB - полибутадиеновый каучук с концевымикарбоксильными группами Butarez CTL) –8.28%, алюминий –21%, пластификатор(Изодецилпеларгонат) -5.41%, сшивающий агент (трис-[1-(2-метил)азиридинил]фосфин оксид- МАРО)-0.31%, Катализатор (хромит меди)-1%6) NH4ClO4 –68%, орг. связующее (HTPB - полибутадиеновый каучук с концевымигидроксильными группами) –7.82%, алюминий –18%, пластификатор (диоктилазелат) -4.48%,сшивающий агент (толуилендиизоцианат) - 0.46%, триэтаноламин – 0.38%, стабилизатор (симди-бета-нафтил-Р-фенилендиамин) - 0.2% Катализатор (окись железа)-1%7) NH4ClO4 –68%, орг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
