RU2276162C2 - Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer - Google Patents

Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer Download PDF

Info

Publication number
RU2276162C2
RU2276162C2 RU2003128574/04A RU2003128574A RU2276162C2 RU 2276162 C2 RU2276162 C2 RU 2276162C2 RU 2003128574/04 A RU2003128574/04 A RU 2003128574/04A RU 2003128574 A RU2003128574 A RU 2003128574A RU 2276162 C2 RU2276162 C2 RU 2276162C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid
plasticizer
rubber
ferrocene
composition
Prior art date
Application number
RU2003128574/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003128574A (en
Inventor
Владимир Давыдович Фельдман (RU)
Владимир Давыдович Фельдман
Юрий Михайлович Милехин (RU)
Юрий Михайлович Милехин
Владислав Михайлович Меркулов (RU)
Владислав Михайлович Меркулов
Владимир Алексеевич Козлов (RU)
Владимир Алексеевич Козлов
Борис Петрович Перепеченко (RU)
Борис Петрович Перепеченко
Original Assignee
ФГУП Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП ФЦДТ "Союз")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП ФЦДТ "Союз") filed Critical ФГУП Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП ФЦДТ "Союз")
Priority to RU2003128574/04A priority Critical patent/RU2276162C2/en
Publication of RU2003128574A publication Critical patent/RU2003128574A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276162C2 publication Critical patent/RU2276162C2/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

FIELD: fuel materials.
SUBSTANCE: invention relates to using ferrocene-containing catalytically active plasticizers in high-modulus solid-propellant composition for different designations possessing the enhanced exploitation stability and broadly regulated range of the combustion rate. The composition comprises the following components: 60-80 wt.-% of oxidizing agent, for example, ammonium and potassium nitrate or FPCh; 2-20% of aluminum; 5-15% of liquid carboxylate rubber; 1.5-3.5% of epoxy resin, for example, epoxydiane resin ED-20 or resin EC-N; 0.01-4% of liquid ferrocene compound; 0.5-3.5% of co-plasticizer, transformer oil and/or DBS; 0.05-0.5% of hardening accelerating agents, and 0.01-0.2% of surface-active substances. Method for preparing high-modulus solid-propellant composition of reduced volatility of liquid ferrocene compound involves preliminary dissolving the ferrocene compound in co-plasticizer in the mass ratio = (20-80):(1-99) followed by plasticizing a polymeric binding agent and its mixing with surface-active substance, aluminum, oxidizing agent and hardening accelerating agents. Invention provides enhancing the strength properties of the composition.
EFFECT: improved properties of compositions.
3 ex

Description

Изобретение относится к области применения пластифицированного жидкими ферроценовыми соединениями (например, диалкилферроценом) карбоксилатного каучука (например, дивинилнитрильного) в твердотопливных композициях различного назначения на основе окислителя (например, перхлората аммония, или перхлората(нитрата) калия(натрия)) и металлического горючего (например, алюминиевого порошка). При этом топливные композиции независимо от их целевого назначения обладают высоким модулем, прочностью, эксплуатационной стабильностью и широко регулируемым диапазоном скорости горения.The invention relates to the field of application of carboxylate rubber (e.g. divinyl nitrile) plasticized with liquid ferrocene compounds (e.g., dialkylferrocene) in solid fuel compositions for various purposes based on an oxidizing agent (e.g., ammonium perchlorate, or potassium (sodium) perchlorate (nitrate) and metallic fuel (e.g. , aluminum powder). At the same time, fuel compositions, regardless of their intended purpose, have a high modulus, strength, operational stability and a widely adjustable range of burning rates.

Известен целый ряд твердотопливных композиций, содержащих в своем составе перхлорат аммония, алюминиевые порошки и жидкие бутадиеновые, а также дивинилнитрильные каучуки с функциональными карбоксильными или гидроксильными группами (СКД-КТР, СКН-КТР, СКН-18-1, НТРВ, PBAN) [Л.М.Паушкин. Жидкие и твердые химические ракетные топлива. М., «Наука», 1978; Л.А.Смирнов, Г.В.Калабухов. Создание смесевых твердых топлив. М., МГАХМ, 1997]. Физико-механические характеристики подобных топливных композиций в основном соответствуют лишь требованиям прочно-скрепленных зарядов и в зависимости от вида используемых каучуков, систем их отверждения и соотношения компонентов находятся в следующем диапазоне: прочность при растяжении 0,7-1,0 МПа, относительное удлинение 30-40% и модуль (10%-ный) 3,5-6,0 МПа [AIAA Paper, № 1417, 1981]. Регулирование скорости горения этих топлив в пределах от 5,5 до 12 мм/с при Р=4 МПа достигается за счет использования перхлората аммония (ПХА) различной дисперсности и катализаторов горения. К наиболее эффективным катализаторам относятся ферроценовые соединения и, прежде всего, их жидкие алкильные производные [Aerospace America, v.22, № 12, 1984, C.U.Pittman. Polimer Letters, 6, 19, 1968].A number of solid fuel compositions are known that contain ammonium perchlorate, aluminum powders and liquid butadiene, as well as divinyl nitrile rubbers with functional carboxyl or hydroxyl groups (SKD-KTR, SKN-KTR, SKN-18-1, NTRV, PBAN) [L .M. Paushkin. Liquid and solid chemical rocket fuels. M., "Science", 1978; L.A. Smirnov, G.V. Kalabukhov. The creation of mixed solid fuels. M., MGAHM, 1997]. The physicomechanical characteristics of such fuel compositions generally correspond only to the requirements of firmly bonded charges, and depending on the type of rubbers used, their curing systems and component ratios are in the following range: tensile strength 0.7-1.0 MPa, elongation 30 -40% and a modulus (10%) of 3.5-6.0 MPa [AIAA Paper, No. 1417, 1981]. The regulation of the burning rate of these fuels in the range from 5.5 to 12 mm / s at P = 4 MPa is achieved through the use of ammonium perchlorate (PCA) of various dispersion and combustion catalysts. The most effective catalysts include ferrocene compounds and, above all, their liquid alkyl derivatives [Aerospace America, v.22, No. 12, 1984, C.U. Pittman. Polimer Letters, 6, 19, 1968].

Для получения более высоких скоростей горения СТТ требуется применение повышенных концентраций катализатора, что в случае алкилферроценов трудно реализовать из-за их высокой летучести. Поэтому для обеспечения стабильности свойств топлива в процессе хранения и эксплуатации содержание жидких ферроценовых соединений в составе, как правило, не превышает 1,0%, ограничивая тем самым возможности повышения скорости горения топливных композиций.To obtain higher CTT combustion rates, the use of higher catalyst concentrations is required, which in the case of alkylferrocenes is difficult to realize because of their high volatility. Therefore, to ensure the stability of fuel properties during storage and operation, the content of liquid ferrocene compounds in the composition, as a rule, does not exceed 1.0%, thereby limiting the possibility of increasing the burning rate of fuel compositions.

В связи с этим, имеются предложения по применению в быстрогорящих СТТ твердых ферроценовых катализаторов в качестве наполнителей. А это вызывает необходимость увеличения общего содержания связующего в топливных композициях, приводящее к заметному снижению энергомассовых характеристик, или снижению их эффективности, например, при применении их в качестве аэрозолегенерирующих пожаротушащих зарядов.In this regard, there are proposals on the use of solid ferrocene catalysts as quick fillers in fast burning CTTs. And this necessitates an increase in the total binder content in the fuel compositions, leading to a noticeable decrease in energy-mass characteristics, or a decrease in their effectiveness, for example, when used as aerosolegenerating fire extinguishing charges.

Так, известна рецептура СТТ, содержащая 5% твердого ферроценового соединения (1-пирролидинил-метилферроцена), 17,81% бутадиенового каучука с концевыми карбоксильными группами, 0,56% трис-[1-(2-метил)азиридинил]фосфин оксида, 0,18% эпоксидной смолы ERLA 0510, 66,45% ПХА (15 мкм), 10% алюминия и 0,20% (сверх 100%) лецитина [US патент 3765965, НКИ 149-7, 1973]. Данный состав, выбранный в качестве ближайшего прототипа предлагаемого изобретиния, имеет скорость горения 25 мм/с при давлении 14 МПа (20 мм/с при давлении 4 МПа), при относительно невысоком уровне удельного импульса (232 с при Рк/Ра=4/0,1), плотности (около 1,62 г/см3) и прочностных свойств (прочность при растяжении σР не более 1 МПа).Thus, the CTT formulation is known, containing 5% solid ferrocene compound (1-pyrrolidinyl-methylferrocene), 17.81% butadiene rubber with terminal carboxyl groups, 0.56% tris- [1- (2-methyl) aziridinyl] phosphine oxide, 0.18% epoxy resin ERLA 0510, 66.45% PHA (15 μm), 10% aluminum and 0.20% (in excess of 100%) lecithin [US patent 3765965, NCI 149-7, 1973]. This composition, selected as the closest prototype of the proposed invention, has a burning rate of 25 mm / s at a pressure of 14 MPa (20 mm / s at a pressure of 4 MPa), with a relatively low level of specific impulse (232 s at Pk / Ra = 4/0 , 1), density (about 1.62 g / cm 3 ) and strength properties (tensile strength σ P not more than 1 MPa).

Целью изобретения является разработка высокоэффективных твердотопливных композиций различного назначения с повышенным уровнем прочностных свойств, соответствующим требованиям зарядов вкладного типа (σР>1,4 МПа, модуль Е10>15 МПа), широкий диапазон регулирования скорости горения которых (от 5 до 30 мм/с при Р=4 МПа) достигается за счет применения жидких ферроценовых соединений при обеспечении условий снижения их летучести из композиций.The aim of the invention is the development of high-performance solid fuel compositions for various purposes with a high level of strength properties that meet the requirements of plug-in type charges (σ P > 1.4 MPa, module E 10 > 15 MPa), a wide range of regulation of the burning rate of which (from 5 to 30 mm / s at P = 4 MPa) is achieved through the use of liquid ferrocene compounds while providing conditions for reducing their volatility from the compositions.

Поставленная цель достигнута за счет применения в топливных композициях наряду с алюминием, ускорителями отверждения и технологическими добавками:This goal was achieved due to the use in fuel compositions along with aluminum, curing accelerators and technological additives:

- в качестве полимерного связующего жидкого карбоксилатного каучука с оптимальными молекулярно-структурными параметрами (дивинилнитрильный каучук марки СКН-10КТР с концевыми карбоксильными группами с содержанием карбоксильных групп (3±0,3)% и акрилонитрила (10±3)%; или бутадиенметакрилатный каучук марки СКД-1А с массовой долей карбоксильных групп от 3,6 до 4,1%, вязкостью при температуре 50°С от 80 до 150 ПаС в сочетании с эпоксидиановой смолой ЭД-20 или азотсодержащей эпоксициануратной смолой ЭЦ-Н при их массовом соотношении от 85/15 до 75/25;- as a polymer binder liquid carboxylate rubber with optimal molecular structural parameters (SKN-10KTR brand divinyl nitrile rubber with terminal carboxyl groups containing carboxyl groups (3 ± 0.3)% and acrylonitrile (10 ± 3)%; or brand butadiene methacrylate rubber SKD-1A with a mass fraction of carboxyl groups from 3.6 to 4.1%, viscosity at a temperature of 50 ° C from 80 to 150 PaC in combination with ED-20 epoxy resin or EC-N nitrogen-containing epoxy cyanurate resin with a mass ratio of 85 / 15 to 75/25;

- в качестве пластификатора термодинамически устойчивую каталитически-активную смесь жидких ферроценовых соединений с дополнительными пластификаторами (сопластификаторами) - с трансформаторным маслом, и/или дибутилсебацинатом (ДБС), и/или дибутилфталатом (ДБФ) при их соотношении от 80:20 до 1:99. При этом количество смесевого пластификатора экспериментально в большинстве случаев находится в пределах от 15 до 40% от массы полимерного связующего;- as a plasticizer, a thermodynamically stable catalytically active mixture of liquid ferrocene compounds with additional plasticizers (co-plasticizers) - with transformer oil, and / or dibutyl sebacinate (DBS), and / or dibutyl phthalate (DBP) with a ratio of 80:20 to 1:99 . Moreover, the amount of mixed plasticizer experimentally in most cases is in the range from 15 to 40% by weight of the polymer binder;

- полифракционного окислителя типа перхлората аммония (ПХА) или нитрата аммония в смеси с нитратом калия с суммарной удельной поверхностью - 1000-2800 см2/г.- polyfraction oxidizing agent such as ammonium perchlorate (PHA) or ammonium nitrate mixed with potassium nitrate with a total specific surface area of 1000-2800 cm 2 / g

Разработанный и представленный в настоящем изобретении способ получения твердотопливной композиции с пониженной летучестью жидкого ферроценового соединения заключается в том, что жидкое ферроценовое соединение предварительно растворяют в сопластификаторе с получением термодинамически устойчивого каталитически активного смесевого пластификатора, которым пластифицируют полимерную основу связующего и затем последовательно вводят при перемешивании технологические добавки (ПАВ), алюминий, окислитель и ускорители отверждения. Проведенными нами исследованиями установлено, что летучесть жидких ферроценновых соединений из топливных композиций определяется уровнем их термодинамической совместимости с полимерной основой связующего. При этом получено, что резкое увеличение их летучести из композиции связано с достижением предела совместимости, обусловленной только изменением энтальпии (теплосодержания) в известном уравнении термодинамики, определяющем условия растворимости двух жидкостей [В.А.Каргин, Г.Л.Слонимский. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М., ИМУ, 1960]:Developed and presented in the present invention, a method for producing a solid fuel composition with reduced volatility of a liquid ferrocene compound is that the liquid ferrocene compound is pre-dissolved in a co-plasticizer to obtain a thermodynamically stable catalytically active mixed plasticizer, which plasticizes the binder polymer base and then introduces technological additives with stirring (SAS), aluminum, oxidizing agent and curing accelerators. Our studies have established that the volatility of liquid ferrocene compounds from fuel compositions is determined by the level of their thermodynamic compatibility with the polymer base of the binder. It was found that a sharp increase in their volatility from the composition is associated with the achievement of the compatibility limit, caused only by a change in enthalpy (heat content) in the well-known thermodynamic equation that determines the solubility conditions of two liquids [V.A. Kargin, G.L. Slonimsky. Brief essays on the physical chemistry of polymers. M., IMU, 1960]:

dG=dH-TdS<0dG = dH-TdS <0

(где dG, dH и dS - изменение термодинамического потенциала, энтальпии и энтропии соответственно, а Т - температура), из которого следует, что процессу растворения благоприятствуют положительные тепловые эффекты, соответствующие dH<0, и увеличение энтропии. Известно, что энергетически связанный с полимером пластификатор в пределах энтальпийной совместимости более прочно удерживается в смеси, чем за счет энтропийного фактора, снижая тем самым его летучесть из композиции.(where dG, dH, and dS are the changes in the thermodynamic potential, enthalpy, and entropy, respectively, and T is the temperature), from which it follows that the dissolution process is favored by positive thermal effects corresponding to dH <0, and an increase in entropy. It is known that a plasticizer energetically bound to the polymer within enthalpy compatibility is more firmly held in the mixture than due to the entropy factor, thereby reducing its volatility from the composition.

При проведении исследований по разработке способа снижения летучести жидких ферроценовых соединений из топливных композиций нами использовалась термографическая методика оценки количества энтальпийно связанного пластификатора [Г.А.Сорокин. Термодинамическое определение количества связанного полимером растворителя. ЖВС, №13, 1971]. Летучесть ферроценовых соединений из топливных образцов определялась при температуре 80°С в течение 10 часов.When conducting research on the development of a method for reducing the volatility of liquid ferrocene compounds from fuel compositions, we used a thermographic method for estimating the amount of enthalpy bound plasticizer [G.A. Sorokin. Thermodynamic determination of the amount of polymer bound solvent. ZhVS, No. 13, 1971]. The volatility of ferrocene compounds from fuel samples was determined at a temperature of 80 ° C for 10 hours.

Влияние величины термодинамической совместимости жидких ферроценовых соединений с полимерным связующим на их летучесть из топливных образцов можно проиллюстрировать на примере н-бутилферроцена. При содержинии в составе этого соединения в пределах энтальпийной совместимости с полимерным связующим его летучесть в условиях эксперимента не превышала 0,003 г с 1 см2 поверхности образца. При дальнейшем повышении концентрации ферроценового соединения наблюдался резкий рост его летучести (практически на порядок при двукратном увеличении его концентрации).The effect of the thermodynamic compatibility of liquid ferrocene compounds with a polymer binder on their volatility from fuel samples can be illustrated by the example of n-butylferrocene. When the composition of this compound was within the enthalpy compatibility with the polymer binder, its volatility under experimental conditions did not exceed 0.003 g per 1 cm 2 of the sample surface. With a further increase in the concentration of the ferrocene compound, a sharp increase in its volatility was observed (almost an order of magnitude with a twofold increase in its concentration).

В результате проведенных исследований выяснилось, что возможность применения в композициях повышенных количеств жидких ферроценовых соединений (для получения высоких скоростей горения) обеспечивается за счет применения каучуков, содержащих в своем составе полярные фрагменты (в частности, нитрильные и/или карбоксильные группы), а также эпоксидных смол типа ЭД-20 или ЭЦ-Н.As a result of the studies, it was found that the possibility of using increased amounts of liquid ferrocene compounds in compositions (to obtain high burning rates) is ensured by the use of rubbers containing polar fragments (in particular, nitrile and / or carboxyl groups), as well as epoxy resins of the type ED-20 or EC-N.

Благоприятное влияние на уровень энтальпийной совместимости оказывает применение наряду с жидкими ферроценими дополнительного пластификатора. Если предел энтальпийной совместимости диэтилферроцена с полимерным связующим, включающим каучук СКД-1А и эпоксидиановую смолу ЭД-20, не превышает 3,0% (в пересчете на топливную композицию, содержащую 15% связующего), то в присутствии 0,5% трансформаторного масла этот предел возрастает до 4%. Экспериментально установлено, что положительное влияние сопластификатора на уровень энтальпийной совместимости жидких ферроценовых соединений с полимерным связующим сохраняется при их содержании в смеси с сопластификатором до 80%. При этом обеспечиваются условия для достижения высоких скоростей горения твердотопливных композиций. Для получения пониженной скорости горения количество ферроценовых соединений в смесевом пластификаторе должно быть минимальным (вплоть до 1%).A favorable effect on the level of enthalpy compatibility is exerted by the use of additional plasticizer along with liquid ferrocene. If the limit of enthalpy compatibility of diethylferrocene with a polymer binder, including SKD-1A rubber and ED-20 epoxy resin, does not exceed 3.0% (in terms of a fuel composition containing 15% binder), then in the presence of 0.5% transformer oil this the limit increases to 4%. It was experimentally established that the positive effect of the co-plasticizer on the level of enthalpy compatibility of liquid ferrocene compounds with a polymer binder is maintained when their content in the mixture with co-plasticizer is up to 80%. At the same time, conditions are provided for achieving high burning rates of solid fuel compositions. To obtain a reduced burning rate, the amount of ferrocene compounds in the mixed plasticizer should be minimal (up to 1%).

Выбор жидких карбоксилатных каучуков СКН-10КТР и СКД-1А в сочетании с эпоксидными смолами в качестве полимерного связующего обусловлен не только их повышенной термодинамической совместимостью с ферроценовыми соединениями, но и возможностью получения с их использованием высоконаполненных твердотопливных композиций с повышенным уровнем прочностных характеристик и хорошей технологичностью, что не может быть достигнуто при использовании аналогичных по структуре высокомолекулярных каучуков или гидроксилсодержащих форполимеров, например НТРВ, отверждаемых диизоцианатами, а также при замене эпоксидиановой смолы ЭД-20 или ЭЦ-Н на другие эпоксидные смолы, например алифатические, или на азиридинилы.The choice of SKN-10KTR and SKD-1A liquid carboxylate rubbers in combination with epoxy resins as a polymer binder is due not only to their increased thermodynamic compatibility with ferrocene compounds, but also to the possibility of producing highly filled solid fuel compositions with an increased level of strength characteristics and good processability with their use, which cannot be achieved using similar in structure high molecular weight rubbers or hydroxyl-containing prepolymers, for example ep NTRV curable diisocyanates, as well as replacing epoksidianovoy resin ED-20, EC-H or other epoxy resins, such as aliphatic or aziridinily.

Согласно полученным экспериментальным данным, изменение молекулярно-структурных параметров указанных каучуков или степени их пластификации, а также соотношения каучука и эпоксидной смолы по сравнению с вышеприведенными не представляется целесообразным с точки зрения обеспечения выполнения поставленных в изобретении целей. Так, снижение содержания в каучуке карбоксильных групп и эпоксидных смол или повышение степени пластификации по сравнению с заявленными пределами приводит к уменьшению прочности образцов. И наоборот, увеличение содержания СООН-групп и эпоксидных смол, снижение концентрации пластификатора приводит к получению образцов, имеющих повышенную хрупкость, особенно в области отрицательных температур.According to the obtained experimental data, a change in the molecular structural parameters of these rubbers or the degree of their plasticization, as well as the ratio of rubber and epoxy in comparison with the above, does not seem advisable from the point of view of ensuring the fulfillment of the goals set in the invention. Thus, a decrease in the content of carboxyl groups and epoxy resins in rubber or an increase in the degree of plasticization compared with the stated limits leads to a decrease in the strength of the samples. Conversely, an increase in the content of COOH groups and epoxies, a decrease in the concentration of plasticizer leads to samples having increased fragility, especially at low temperatures.

Установление также, что удовлетворительный комплекс технологических и физико-механических характеристик образцов может быть обеспечен при суммарном содержании полимерного связующего и ферроценсодержащего каталитически-активного пластификатора в составе композиции в пределах от 12 до 20 мас.%. Конкретный состав и содержание связующего так же, как и вид окислителя катализаторов отверждения и технологических добавок (при условии изменения их концентрации в рекомендуемом диапазоне) следует выбирать в зависимости от целевого назначения и особенностей эксплуатации твердотопливных композиций.It was also established that a satisfactory complex of technological and physico-mechanical characteristics of the samples can be ensured with a total polymer binder and a ferrocene-containing catalytically active plasticizer in the composition ranging from 12 to 20 wt.%. The specific composition and content of the binder, as well as the type of oxidizing agent of the curing catalysts and processing aids (subject to changes in their concentration in the recommended range), should be selected depending on the purpose and characteristics of the operation of solid fuel compositions.

Экспериментально показано, что химическая природа используемых окислителей (перхлората аммония, нитратов аммония и калия) при равном гранулометрическом составе и удельной поверхности порошков не оказывает заметного влияния на формирование уровня технологических и прочностных характеристик композиций.It has been experimentally shown that the chemical nature of the oxidizing agents used (ammonium perchlorate, ammonium nitrate and potassium) with an equal particle size distribution and specific surface area of the powders does not significantly affect the formation of the level of technological and strength characteristics of the compositions.

Исследованные нами жидкие ферроценовые соединения (н-бутилферроцен, ди-этилферроцен, ди-н-бутилферроцен, бис-(этилферроцен)-пропан), а также используемые совместно с ними сопластификаторы (трансформаторное масло, ДБС, ДБФ) близки по своему влиянию на основные свойства твердотопливных композиций, а также по уровню энтальпийной совместимости с полимерным связующим.The liquid ferrocene compounds we studied (n-butylferrocene, diethylferrocene, di-n-butylferrocene, bis (ethylferrocene) propane), as well as the co-plasticizers used with them (transformer oil, DBS, DBP) are similar in their effect on the main properties of solid fuel compositions, as well as the level of enthalpy compatibility with a polymer binder.

В качестве катализаторов отверждения нами использовались стандартные ускорители реакций взаимодействия карбоксильных и эпоксидных групп, например содержащие третичные аминые группировки тиурам или 2-меркаптобензотиазол (каптакс) в индивидуальном виде или в смеси с окисью (стеаратом) цинка, а в качестве технологических добавок - ПАВ, например лецитин или диаминдиолеат.As curing catalysts, we used standard accelerators of reactions of the interaction of carboxyl and epoxy groups, for example, containing thiuram tertiary amine groups or 2-mercaptobenzothiazole (captax) individually or mixed with zinc oxide (stearate), and surfactants, for example, as technological additives lecithin or diamine dioleate.

Ниже в качестве практически осуществленных примеров предлагаемого изобретения приведены лишь 4-е варианта из отработанных рецептур топливных композиций (различного назначения) с техническими характеристиками, полученных из образцов изделий, изготовленных в условиях опытно-промышленного производства.Below, as practically implemented examples of the present invention, only 4 variants of the developed formulations of fuel compositions (for various purposes) with technical characteristics obtained from samples of products made under experimental production conditions are given.

Пример 1.Example 1

ПХА (удельная поверхность 1080 г/ см3)PHA (specific surface 1080 g / cm 3 ) 64,0 мас.%64.0 wt.% Алюминиевый порошокAluminum powder 20,020,0 Каучук СКД-1 АRubber SKD-1 A 11,0911.09 Эпоксидная смола ЭД-20Epoxy resin ED-20 2,002.00 Трансформаторное маслоTransformer oil 1,081,08 ДибутилсебацинатDibutylsebacinate 1,31.3 2,2-бис-(этилферроцен)пропан2,2-bis- (ethylferrocene) propane 0,020.02 Стеарат цинкаZinc stearate 0,30.3 ТиурамTiuram 0,050.05 КаптаксCaptax 0,150.15 ЛецитинLecithin 0,010.01

Изделия из такой топливной композиции имеют следующие характеристики: скорость горения 5,2 мм/с при давлении 4 МПа, физико-механические характеристики (при температуре 20°С): прочность при растяжении 1,45 МПа, модуль 2%-ный 16 МПа, относительное удлинение 12,3%.Products from such a fuel composition have the following characteristics: a burning rate of 5.2 mm / s at a pressure of 4 MPa, physical and mechanical characteristics (at a temperature of 20 ° C): tensile strength 1.45 MPa, 2% modulus 16 MPa, elongation of 12.3%.

Пример 2.Example 2

ПХА (удельная поверхность 2800 г/см3)PHA (specific surface area 2800 g / cm 3 ) 68,00 мас.%68.00 wt.% Алюминий (средний диаметр частиц 5 мкм)Aluminum (average particle diameter of 5 microns) 18,0018.00 Каучук СКН-10-КТРRubber SKN-10-KTR 7,507.50 Эпоксидная смола ЭД-20Epoxy resin ED-20 2,402.40 Трансформаторное маслоTransformer oil 0,80.8 ДиэтилферроценDiethylferrocene 3,23.2 ТиурамTiuram 0,050.05 ДиаминдиолеатDiamine dioleate 0,050.05

Изделия из такой топливной композиции имеют следующие характеристики: скорость горения 28,8 мм/с при давлении 4 МПа, физико-механические характеристики (при температуре 20°С): прочность при растяжении 1,68 МПа, модуль 2%-ный 19,4 МПа, относительное удлинение 9,4%.Products from such a fuel composition have the following characteristics: a burning rate of 28.8 mm / s at a pressure of 4 MPa, physical and mechanical characteristics (at a temperature of 20 ° C): tensile strength 1.68 MPa, 2% modulus 19.4 MPa, elongation of 9.4%.

Пример 3.Example 3

Нитрат аммония (удельная поверхность 1200 г/ см3)Ammonium nitrate (specific surface 1200 g / cm 3 ) 40,0 мас.%40.0 wt.% Перхлорат калия (с удельной поверхностьюPotassium Perchlorate (with specific surface 2300 г/ см3)2300 g / cm 3 ) 40,0 мас.%40.0 wt.% Алюминий (средний диаметр частиц 15 мкм)Aluminum (average particle diameter 15 μm) 2,02.0 Каучук СКД-1 АRubber SKD-1 A 12,4512.45 Эпоксидная смола ЭЦ-НEpoxy resin ETs-N 2,802.80 ДибутилсебацинатDibutylsebacinate 1,51,5 Ди-н-бутилферроценDi-n-butylferrocene 1,01,0 КаптаксCaptax 0,100.10 Стеарат цинкаZinc stearate 0,100.10 ЛецитинLecithin 0,050.05

Пожаротушащие аэрозольгенерирующие изделия из такой топливной композиции имеют следующие характеристики: тушащую эффективность - 15-22 г/м3, скорость горения 12,2 мм/с, при давлении 0,2 МПа, физико-механические характеристики (при температуре 20°С): прочность при растяжении 1,40 МПа, модуль 2%-ный 17,0 МПа, относительное удлинение 12,3%.Fire extinguishing aerosol-generating products from such a fuel composition have the following characteristics: extinguishing efficiency - 15-22 g / m 3 , burning rate 12.2 mm / s, at a pressure of 0.2 MPa, physical and mechanical characteristics (at a temperature of 20 ° C): tensile strength 1.40 MPa, modulus 2% 17.0 MPa, elongation 12.3%.

Летучесть ферроценовых соединений при Т=80°С за 10 час. Из вышеприведенных вариантов твердотопливных композиций не превышала 0,003 г с 1 см2 поверхности образцов, что находится на уровне летучести сопластификаторов типа трансформаторного масла.Volatility of ferrocene compounds at Т = 80 ° С for 10 hours. Of the above options for solid fuel compositions did not exceed 0.003 g with 1 cm 2 the surface of the samples, which is at the level of volatility of plasticizer type transformer oil.

Таким образом, поставленные в настоящем изобретении цели по разработке условий снижения летучести жидких ферраценовых соединений из твердотопливных композиций, а также по разработке с их использованием высокомодульных твердотопливных композиций различного назначения, обладающих повышенной эксплуатационной стабильностью и широко регулируемым диапазоном скорости горения, выполнены.Thus, the goals set in the present invention to develop conditions for reducing the volatility of liquid ferracene compounds from solid fuel compositions, as well as to develop using them high-modulus solid fuel compositions for various purposes, with increased operational stability and a widely controlled range of burning speeds, are fulfilled.

Claims (2)

1. Высокомодульная твердотопливная композиция с пониженной летучестью жидкого ферроценового соединения, включающая окислитель - перхлорат аммония или нитраты аммония и калия; металлическое горючее - алюминий; полимерное связующее - жидкий карбоксилатный каучук, выбранный из группы: дивинил-нитрильный каучук с концевыми карбоксильными группами с содержанием акрилонитрила 10±3% марки СКН-IOKTP и бутадиенметакрилатный каучук с содержанием карбоксильных групп 3,6-4,1% и вязкостью при Т=50°С 80-150 ПаС марки СКД-1А - в сочетании с эпоксидной смолой - эпоксидиановой смолой марки ЭД-20 или азотсодержащей смолой марки ЭЦ-Н - в массовом соотношении каучука и смолы в пределах от 85:15 до 75:25; пластификатор - ферроценсодержащий каталитически-активный пластификатор, состоящий из смеси жидкого ферроценового соединения и сопластификатора - трансформаторного масла, и/или дибутилсебацината, и/или дибутилфталата, при этом количество указанного смесевого пластификатора находится в диапазоне от 15 до 35% от массы полимерного связующего, а суммарное содержание пластифицированного полимерного связующего в композиции составляет 12-20 мас.%; ускорители отверждения и технологические добавки - поверхностно-активные вещества (ПАВ); при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. High-modulus solid fuel composition with reduced volatility of a liquid ferrocene compound, including an oxidizing agent - ammonium perchlorate or ammonium and potassium nitrates; metal fuel - aluminum; a polymer binder is a liquid carboxylate rubber selected from the group: divinyl nitrile rubber with terminal carboxyl groups with a content of acrylonitrile of 10 ± 3% grade SKN-IOKTP and butadiene methacrylate rubber with a content of carboxyl groups of 3.6-4.1% and viscosity at T = 50 ° С 80-150 PaС of grade SKD-1A - in combination with an epoxy resin - epoxy resin of the ED-20 brand or a nitrogen-containing resin of the ETs-N brand - in the mass ratio of rubber and resin ranging from 85:15 to 75:25; plasticizer — a ferrocene-containing catalytically active plasticizer consisting of a mixture of a liquid ferrocene compound and a co-plasticizer — transformer oil, and / or dibutyl sebacinate, and / or dibutyl phthalate, the amount of the specified plasticizer being in the range from 15 to 35% by weight of the polymer binder the total content of plasticized polymer binder in the composition is 12-20 wt.%; curing accelerators and processing aids - surfactants; in the following ratio of components, wt.%: ОкислительOxidizer 60,0-80,060.0-80.0 АлюминийAluminum 2,0-20,02.0-20.0 Жидкий карбоксилатный каучукLiquid Carboxylate Rubber 5,0-15,05.0-15.0 Эпоксидная смолаEpoxy resin 1,5-3,01.5-3.0 Жидкое ферроценовое соединениеLiquid Ferrocene Compound 0,01-4,00.01-4.0 СопластификаторPlasticizer 0,5-3,50.5-3.5 Ускорители отвержденияCuring accelerators 0,05-0,50.05-0.5 ПАВSurfactant 0,01-0,20.01-0.2
2. Способ получения высокомодульной твердотопливной композиции с пониженной летучестью жидкого ферроценового соединения по п.1, заключающийся в том, что жидкое ферроценовое соединение предварительно растворяют в сопластификаторе в массовом соотношении от 80:20 до 01:99 с получением термодинамически устойчивого каталитически-активного пластификатора, которым пластифицируют полимерное связующее, и затем смешивают с ним поверхностно-активное вещество, алюминий, окислитель и ускорители отверждения.2. A method of obtaining a high-modulus solid fuel composition with reduced volatility of a liquid ferrocene compound according to claim 1, which means that the liquid ferrocene compound is pre-dissolved in a plasticizer in a weight ratio of 80:20 to 01:99 to obtain a thermodynamically stable catalytically active plasticizer, which plasticize the polymeric binder, and then mix with it a surfactant, aluminum, an oxidizing agent, and curing accelerators.
RU2003128574/04A 2003-09-24 2003-09-24 Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer RU2276162C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128574/04A RU2276162C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128574/04A RU2276162C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003128574A RU2003128574A (en) 2005-03-27
RU2276162C2 true RU2276162C2 (en) 2006-05-10

Family

ID=35560100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128574/04A RU2276162C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276162C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601760C1 (en) * 2015-07-07 2016-11-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Solid fuel
RU2639146C1 (en) * 2017-04-24 2017-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт по проектированию производств органического синтеза" Catalyst of combustion speed based on osf product
RU2792359C2 (en) * 2021-08-03 2023-03-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Компания "Стэп" Epoxy-polymer composition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Под ред. А.А.БОРИСОВА. Детонация в. в. - М.: Мир, 1981. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601760C1 (en) * 2015-07-07 2016-11-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Solid fuel
RU2639146C1 (en) * 2017-04-24 2017-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Институт по проектированию производств органического синтеза" Catalyst of combustion speed based on osf product
RU2792359C2 (en) * 2021-08-03 2023-03-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Компания "Стэп" Epoxy-polymer composition

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003128574A (en) 2005-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6652682B1 (en) Propellant composition comprising nano-sized boron particles
JPS6366799B2 (en)
US3109761A (en) Easily castable polyurethane propellants containing highly halogenated compounds
WO2009000915A2 (en) Explosive emulsion compositions and methods of making the same
RU2276162C2 (en) Method for decreasing volatility of carboxylate rubber-base solid-propellant compositions of liquid ferrocene compounds and high-modulus carboxylate rubber-base solid-propellant composition and liquid ferrocene-containing catalytically active plasticizer
Kohga et al. Mechanical Properties and Thermal Decomposition Behaviors of Hydroxyl‐Terminated Polybutadiene/Glycerol Propoxylate Blend and Its Application to Ammonium Nitrate‐Based Propellants
US3986910A (en) Composite propellants containing critical pressure increasing additives
USH717H (en) High burn rate ammonium perchlorate propellant
GB2365005A (en) Polymer bonded energetic materials
JPS62162685A (en) Water-in-oil type emulsion explosive
US4412874A (en) Silane ballistic modifier containing propellant
Singh et al. Studies of Energetic and Non‐Energetic Plasticizers for Nitrile Butadiene Rubber based CSP
EP0368495A2 (en) Aromatic hydrocarbon-based emulsion explosive composition
US3196059A (en) Thixotropic propellant compositions
US5071495A (en) Diaminoglyoxime and diaminofurazan in propellants based on ammonium perchlorate
CN1164522A (en) Microemulsion and oil soluble gassing system
US6197135B1 (en) Enhanced energetic composites
US4337102A (en) High energy solid propellant composition
Jawalkar et al. Studies on high burning rate composite propellant formulations using TATB as pressure index suppressant
US4798637A (en) Composite solid propellants containing bitetrazoles
US6855219B2 (en) Method of gassing emulsion explosives and explosives produced thereby
EP1196360A2 (en) Family of propellant compositions and method
US3419445A (en) Composite propellent compositions containing rounded oxidizer particles of a maximum size of 100 microns
US3759765A (en) Gas producing compositions
JP2981587B2 (en) Azide and nitrato group-containing solid propellants

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190925