Твёрдые ракетные топлива XX

:
Massaraksh> 1. От бумаги отделяется легко.
Massaraksh> 2. Ломается достаточно легко, гибкости нет.
Massaraksh> UPD: Небольшая поправка - остыла, полежала, некоторая гибкость появилась

Скорее всего, не до конца полимеризовалось. Делал так, связка СКН\ЭД-20 \УП606.2 размешивал, за тем нагревал до 100ц, размешивал, вакуумировал, подогревал до 100ц, смешивал с катализаторами(алюминием), за тем вмешивал окислитель. В результате, теплый пластилин. Полимеризация 90ц, 3 суток. Как то так.
Надо искать другой катализатор. Возможно это окись свинца или хлорид олова, окись цинка, окись магния, или их сочетания. Достоверно известно, что он есть, состав СКН\ЭД-20\Кат отверждается при ну.

irfps> Скорее всего, не до конца полимеризовалось. Делал так, связка СКН\ЭД-20 \УП606.2 размешивал, за тем нагревал до 100ц, размешивал, вакуумировал, подогревал до 100ц, смешивал с катализаторами(алюминием), за тем вмешивал окислитель. В результате, теплый пластилин. Полимеризация 90ц, 3 суток. Как то так.
Сколько брал УП-606/2? Просто в одном месте ты пишешь 0.1-0.3%, в другом - 2%. Вспомни, пожалуйста, точно.
Без алюминия, кстати, горение нестабильное.

Massaraksh> Без алюминия, кстати, горение нестабильное.
Как будто воздушный пузырь попался.

Massaraksh> Сколько брал УП-606/2? Просто в одном месте ты пишешь 0.1-0.3%, в другом - 2%. Вспомни,

Совсем мало, меньше процента, бери 0.5%. 2% это относительно ЭД-20
Добавь ОЖ и станет стабильно гореть без АСД.

Итак, последний протестированный состав.

ПХА	68%
СКН-10ктр	17,2%
ЭД-20	2,7%
УП-606/2	0,1%
Al (АСД-6)	11,5%
ОЖ	0,5%

Отверждение - 1 сутки при t~120°C
Скорость горения ~2.3 мм/с
Упругость какая-то есть, стержень диаметром 10мм длиной 50мм можно согнуть на угол ~10°, потом - ломается.
Прочность - так себе, по крайней мере, если бы это была эпоксидка, то было бы прочнее (но хрупче).

Massaraksh> Отверждение - 1 сутки при t~120°C
Massaraksh> Скорость горения ~2.3 мм/с
Massaraksh> Упругость какая-то есть, стержень диаметром 10мм длиной 50мм можно согнуть на угол ~10°, потом - ломается.
Massaraksh> Прочность - так себе, по крайней мере, если бы это была эпоксидка, то было бы прочнее (но хрупче).

Поздравляю!
Если добавить дробный катализатор ОМг(Марганца) 0.7\ОЖ 0.3, будет гореть быстрее. Если добавить ДАФ-2, будет гореть 4мм\с. Попробуй немного уменьшить количество связки. Это уже возможно и в мотор, для начала безсопловик с Л/Д=5.

irfps> Если добавить дробный катализатор ОМг(Марганца) 0.7\ОЖ 0.3, будет гореть быстрее...
Не надо ничего добавлять. Если с воспламенением топлива проблем нет, то и незачем увеличивать скорость. Прям как есть, так этот состав и испытывать на рабочем давлении.

irfps> Поздравляю!
Спасибо.
irfps> Если добавить дробный катализатор ОМг(Марганца) 0.7\ОЖ 0.3, будет гореть быстрее. Если добавить ДАФ-2, будет гореть 4мм\с.
Нет, не нужно быстрее. Скорее, наоборот.
irfps> Попробуй немного уменьшить количество связки.
Наоборот, думаю увеличить до 22% хотя бы. И так прочность небольшая.

irfps>> Попробуй немного уменьшить количество связки.
Massaraksh> Наоборот, думаю увеличить до 22% хотя бы. И так прочность небольшая.
Вот тоже, сколько я не пыркался с эластичными связками (ПУ, силиконы, MS-полимеры), всегда обнаруживал одно и то-же. Шашка на таких связках не получается эластичной (ну ни как не резина), но при этом она совершенно не твердая, и ломается при малейшей попытке ее деформировать. Уж не знаю как к этому относиться, но у меня сложилось ощущение, что шашка с такими механическими свойствами проигрывает эпоксидке по прочности.

irfps> Это уже возможно и в мотор, для начала безсопловик с Л/Д=5.
Нет, рано.
Во-первых, прочность невелика. У чистого СКН+ЭД20 отличная прочность, а у топлива плохая.
Во-вторых, адгезия неважная. У чистого СКН+ЭД20 шикарная адгезия, а у топлива никакая.
Так не должно быть. Что-то мы упустили. Надо думать.

Massaraksh> Так не должно быть. Что-то мы упустили. Надо думать.

Прилипатели.

Сайты грохнули, но это не беда...

Serge77:
"bonding agents (прилипатели [мой вольный перевод])

Прилипатели – это вещества, которые прочно связываются как с полимером, так и с кристаллом окислителя, обеспечивая надёжное прилипание связки к неорганической соли. Использование прилипателя повышает прочность топливной шашки в два и более раз и устраняет проблему “осыпания” частиц окислителя с поверхности топлива при разрезании или даже при трении. Последняя проблема особенно сильно проявляется в топливах на HTPB, потому что он очень малополярен и плохо прилипает к кристаллам перхлората аммония или других солей. Наиболее распространённым и эффективным прилипателем для связок на HTPB является Tepanol, также известный как HX-878. При его недоступности можно использовать триэтаноламин. Оба эти вещества имеют гидроксильные группы и аминогруппы. Аминные группы реагируют с перхлоратом аммония на поверхности кристалла, как показано на рисунке, вытесняя аммиак и образуя перхлорат амина, который прочно связан с поверхностью кристалла окислителя. Таким образом кристалл ПХА оказывается покрыт слоем гидроксильных групп.



При добавлении изоцианата-отвердителя эти гидроксильные группы реагируют с ним, образуя прочную связь кристалла с полимером.

Выделяющийся аммиак должен быть удалён из смеси до прибавления отвердителя, потому что аммиак может образовать пузырьки в топливе или прореагировать с отвердителем, что нарушит соотношение компонентов связки. Обычно прилипатель добавляют к HTPB, потом прибавляют ПХА и перемешивают в течение нескольких часов, часто при повышенной температуре. Аммиак улетает, после этого прибавляют отвердитель. Tepanol разлагается при повышенной температуре, поэтому слишком долго и высоко нагревать нельзя. Лучше всего эту операцию делать под вакуумом, это значительно ускоряет удаление аммиака и сокращает время нагрева. Поскольку прилипатель необходим для реакции только с поверхностью кристаллов, его используют в очень небольших количествах, от 0.05% до 0.2% от массы топлива.

Добавление прилипателя часто приводит к образованию “сухой смеси” ("dry mix"), т.е. топливная масса HTPB+прилипатель+ПХА до прибавления отвердителя становится похожей на полусухую глину. Это происходит из-за того, что покрытые прилипателем частички ПХА образуют водородные связи между гидроксилами прилипателя и HTPB. После прибавления отвердителя гидроксильные группы прилипателя быстро реагируют и водородные связи разрушаются, при этом топливная масса становится гораздо жиже. Явление “сухой смеси” больше проявляется с триэтаноламином, чем с тепанолом.

Для того, чтобы прилипатель покрыл всю поверхность кристаллов окислителя, необходимо длительное перемешивание, обычно в течение от одного до нескольких часов. Поэтому при ручном смешивании прилипатель не добавляют, потому что не удаётся добиться его полного реагирования.

Для небольших двигателей прилипатель необязателен, но он должен быть использован в топливах на HTPBв следующих случаях:

в ракетах, взлетающих с большим ускорением, где топливо должно быть максимально прочным,
в топливах с небольшим количеством связки,
в топливах с большой долей крупнодисперсного ПХА (0.4 мм). Такой ПХА имеет малую удельную поверхность и хуже всего прилипает к связке.
Необходимо понимать, что для каждой пары окислитель-связка требуется свой специфический прилипатель, способный реагировать как с окислителем, так и со связкой. Например, тепанол совершенно бесполезен для топлив на основе перхлората или нитрата калия, потому что не реагирует с ними. Точно так же тепанол не годится для топлив на основе PBAN. Правда последний сам обладает достаточной липкостью, поэтому прилипатель обычно не нужен."

Massaraksh> У чистого СКН+ЭД20 шикарная адгезия, а у топлива никакая.

1. По видимому нужно не абы какой ПХА, а анозит или сферический ПХА.
2. Длительное механическое перемешивание несколько часов перед заливкой и с подогревом.
3. Заливку делать в формы малыми порциями, а сами формы должны быть под вибрацией.
4. Ну и вакуумирование желательно при смешивании и при заливке.

Ещё есть желание этим заниматься?

Massaraksh> Во-первых, прочность невелика.
Massaraksh> Во-вторых, адгезия неважная.

Напрашивается прессование.

SashaMaks> Сайты грохнули, но это не беда...
С сайтом всё нормально.

Точно так же тепанол не годится для топлив на основе PBAN. Правда последний сам обладает достаточной липкостью, поэтому прилипатель обычно не нужен."

 

SashaMaks> 1. По видимому нужно не абы какой ПХА, а анозит или сферический ПХА.
Он и есть.
SashaMaks> Ещё есть желание этим заниматься?
Да.

RocKI> Напрашивается прессование.
Да, можно попробовать.

Massaraksh> Во-первых, прочность невелика. У чистого СКН+ЭД20 отличная прочность, а у топлива плохая.
Massaraksh> Во-вторых, адгезия неважная. У чистого СКН+ЭД20 шикарная адгезия, а у топлива никакая.
Сделал ради сравнения состав с эпоксидкой.

ПХА	79%
ЭД-20+ЭТАЛ-45М	20%
CuO	1%

Прочность лучше.
Адгезия, кстати, тоже неважная.
Скорость 1,85 мм/с

Massaraksh> Прочность лучше.
Massaraksh> Адгезия, кстати, тоже неважная.
Massaraksh> Скорость 1,85 мм/с
Из какого материала бронировка?
Сколько времени отверждалось?
Мною замечено что по мере отверждения топлива на эпоксидной связке скорость горения на воздухе меняется, причем в обе стороны и достаточно в широких пределах. И только через 2-3 суток скорость горения стабилизируется (~2,2мм/с).

Mihail66> Из какого материала бронировка?
Бумага.
Mihail66> Сколько времени отверждалось?
2 часа при t=75°C плюс сутки потом лежала.

Massaraksh> Бумага.
Странно, у меня адгезия была отличная, приходилось ножом скоблить чтобы поверхность очистить.

Massaraksh> 2 часа при t=75°C плюс сутки потом лежала.
За отверждение в тепле ничего не скажу, не пробовал. Отверждал просто при комнатной t. Но постоянно замечал, что через ~8-10 часов, когда эпоксид еще липкий, скорость горения низкая. Через сутки, когда кажется что процесс отверждения закончился, скорость горения получалась самой высокой. А вот спустя еще пару суток горение вновь замедлялось, и больше уже не изменялось с течением времени.
Где-то проскальзывала инфа, что ЭД-20/Этал-45М полностью отверждается около недели, но обрабатывать застывший компаунд можно уже через сутки.

irfps>> Это уже возможно и в мотор, для начала безсопловик с Л/Д=5.
Massaraksh> Нет, рано.


Не рано.
Скорее всего полимеризация не закончилась до конца, по этому и ломается, или не хватает эластичности. Протестируй с добавкой ДБФ 5-30%. Я пластифицировал смесью ДАФ-2\ДБС. Шашка должна быть несколько эластичной, тонкая стружка топлива не должна ломаться. Адгезия и так хорошая, прилипатели не нужны, они используются, в основном, для ПУ связок. Адгезия проверяется срезом образца и по выкрашиванию наполнения сразу видно. Добавление 2 % сажи сильно повышает прочность. Подресовывать шашку надо, струбцины вполне хватает.

AndreyV> Недавно обсуждались катализаторы Fe2O3 и СuO.
AndreyV> Попалось в сети:
AndreyV> Синтезы: Получение оксида меди (II) - катализатора реактивных топлив
AndreyV> Синтезы: Железа оксид III (катализаторы ракетных топлив)

Иными словами, эффективность катализа при горении топлив зависит, главным образом, от площади поверхности катализатора, и не очень зависит от того, оксид какого металла используется в качестве катализатора.
Q.E.D.

RocKI> Кто-то здесь говорил, что жидкий ПУ компонент плохо хранится. Подскажите, как продлить ему жизнь?

Хранение (Полимерный МДИ).

Рекомендуемая температура хранения 5÷35ºС.
Возможная температура хранения -20÷35ºС (кратковременно до 50 ºС).
При хранение выше 50ºС необратимо образуется нерастворимый кристаллический осадок.
В плотно запечатанных контейнерах.
Хранить в закрытом, хорошо проветриваемом помещении.
Избегать попадания воды и влаги.
После вскрытия контейнеры должны быть закрыты и опечатаны с газообразным азотом или сухим воздухом.
При хранении на открытом воздухе, контейнер должен быть покрыт водонепроницаемыми холстом, чтобы избежать попадания дождя.
Гарантийный срок хранения 6 месяцев.
При правильном хранении срок может быть увеличен до 9-12 месяцев.