Самоотвёрждающиеся составы

В последнее время предложен ряд составов, не требующих при изготовлении 'изделий прессования под большими давлениями. Монолитность состава в изделии достигается, в результате его самоотверждения, протекающего при нормальной или при повышенной температурах.

Такие составы возникли в связи с созданием самоотверждаю-щихся ракетных смесевых твердых топлив.

Составы такого типа изготовляются путем тщательного смешения порошкообразных компонентов (окислитель, металлическое горючее) с жидким горючим-связующим, отвердителями и катализаторами отверждения. Полученной пластичной массой заполняется под небольшим давлением или по методу экструзии оболочка факела, и затем состав отверждается после выдерживания его при нормальной или повышенной температуре. В табл. 11.11 приведены рецепты нескольких таких составов по патентным источникам.

В качестве связующих предложены жидкие смеси эпоксидных и полигли-колевых смол, силиконовые смолы; сополимер эпоксидной смолы и полигликоля с концевыми аминогруппами, имеющий сшитую структуру, жидкие полиэфирные смолы, полиэфир — стирольные смолы и др.

Одно из преимуществ пластичных составов (наряду с упрощением технологии формования изделий) — это эластичность заряда и способность его лучше противостоять механическим усилиям (на разрыв, изгиб и скалывание) по сравнению с хрупкими прессованными составами.

Таблица 11.11

Самоотвёрждающиеся составы на основе полимерных горючих-связующих (патенты сша 3.369.964, 1968; 3.462.325, 1969; 2.984.558, 1961)

	Содержание компонентов, %
№
состава		Магний	Нитрат натрия	Перхло рат натрий	Горючее-связующее	Катализатор отверждения	Прочие вещества
1		54—62	28—38		Полисилоксан 3—15	0,3—1,5
2		40—48	—	40—44	Смесь метакрилата		—
					и полиэфирной смо
				лы—12—17
3	17	—	33	Смола А—28	Нафтенат	Пластифи
				Смола В—17	кобальта —1	каторы и
						стабилизато
						ры —4
Примечание. Смола А изготовляется на основе стирола и продуктов реак
	ции пропиленгликоля, малеинового и фталевого ангидридов. Смола В — это смесь
		днэтиленгликоля и адипиновой кислоты.

§ 7. Факторы, влияющие на эффективность осветительных составов и средств

Интенсивность света, спектральный состав излучения, продолжительность и равномерность горения факелов (или звездок) зависят от многочисленных факторов.

Светотехнические показатели изделия определяются прежде всего рецептом состава, измельчением его компонентов, степенью уплотнения состава. Известное влияние оказывает также материял оболочки факела.

Наряду с этим большое значение имеют и условия, при которых происходит горение состава: начальная температура изделия, температура и давление окружающей среды, наличие и направление обдува при горении, положение пламени по отношению к горизонту (вниз или вверх, горизонтальное или наклонное положение).

Изменение силы света двойных смесей магниевого порошка с различными окислителями при увеличении содержания магния показано на рис 11.9. Сила света увеличивается с увеличением содержания магния и достигает максимума при его содержании в составе около 70%. Скорость горения этих смесей также имеет максимум при 70—80% магния в составе (см. рис. 11.10). Это объясняется тем, что избыток магния по сравнению со стехиометрическим содержанием сгорает за счет кислорода воздуха.

При оптимальном содержании магния (рис. 11.10) сила света изменяется в зависимости от применяемого окислителя от 1600 св/см2 для нитрaта калия до 124000 св/см2 для нитрата натрия. Эта разница обусловлена тем, что натрий является сильным излучателем в видимой области, тогда как калий в видимой части опектра излучает плохо.

Размер и форма частиц порошков металлов, а также их удельная поверхность влияют на степень уплотнения состава и на скорость их горения. Как показано на рис. 11.И и 11.12, с уменьшением размера сферических частиц порошка, а значит, с увеличением удельной поверхности (суммарной поверхности частиц одного грамма порошка) сила света и скорость горения увеличиваются.

Рис. 11.9. Изменение силы света двойных смесей магния с различными окислителями, запрессованных под давлением 730 кгс/см2 (72 МН/м2), при увеличении содержания магния

Увеличение давления прессования приводит к увеличению плотности изделий до некоторого максимума, который обычно на 5—10% ниже расчетного теоретического значения. В табл. 11.12 приведены данные о влиянии давления прессования на светотехнические характеристики магниевого состава.

Как видно из таблицы, линейная скорость горения уменьшается с увеличением давления, тогда как массовая скорость горения и сила света имеют тенденцию к увеличению.

Такие явления замечены для всех магниевых составов. Для композиций на основе алюминия такой зависимости не установлено.

Влияние диаметра факела на скорость горения и силу света пламени может в значительной степени изменяться в зависимости

Таблица 11.12 Влияние удельного давления прессования на характеристики состава на основе

(NaNO3+Mg)

Удельное давление прессования, МН/м2 (кгс/см2)	Сида света, тыс. ев (кд)	Полная светосумма млн. св. с	Скорость горения	Удельная светосумма тыс. св. с/г	Плотность, г/см«
						линейная, мм/с	массовая, г/с
14 (140)	278	7,2	2,60	6,54	42,6	1,54
48 (490)	262	7,1	2,35	6,75	38,7	1,74
103 (1050)	286	7,4	2,35	7,69	37,2	2,03
148 (1400)	291	7,6	2,38	7,55	38,6	1,95

от конструкции изделия и применяемого состава. Для многих горящих с одного торца осветительных факелов скорость горения

Рис. 11.10. Изменение скорости горения двойных смесей магния с различными окислителями, запрессованных под давлением 730 кгс/см2 (72 МН/м2), при изменении содержания магния

мало зависит от диаметра. Это было отмечено многократно, правда, в ограниченном интервале изменения диаметров. Сила света, конечно, увеличивается с увеличением диаметра, но в различной степени для различных составов и изделий. Материал оболочки факела также влияет на скорость горения и светоотдачу факелов. Стальные оболочки, имеющие большую теплопроводность по сравнению с картонными или пластмассовыми, способствуют более быстрому прогреву прилегающих слоев состава, что может привести к увеличению скорости горения.

Рис. 11.11. Зависимость линейной скорости горения состава (Mg+NaNO3 + поливинилхлорид+смола) от размера частиц магния

Рис. 11. 12. Зависимость силы света состава (Mg+NaN03+ 4-поливнилхлорид+смола) от размера частиц магния

При понижении давления окружающей среды скорость горения уменьшается и сила света факелов падает. Размеры пламени увеличиваются, но яркость его сильно уменьшается. При некотором достаточно малом давлении среды горение уже невозможно и факел затухает. Все эти эффекты B большей степени проявляются при горении составов, содержащих большой избыток металла. В этом случае решающую роль играет уменьшение содержания кислорода в разреженном воздухе. Для стехиометрических составов имеет значение главным образом понижение давления внешней среды.

При понижении начальной температуры изделия скорость горения и сила света составов уменьшаются.

В артиллерийских осветительных снарядах, которые не снабжены специальными устройствами для торможения вращения факела, горящий состав испытывает значительные центробежные ускорения, так как факел на воздухе некоторое время продолжает вращаться с большой угловой скоростью. Вращение приводит к значительному сокращению времени горения. В результате центрифугирования шлаки прижимаются в оболочке факела и не выносятся наружу. Это затрудняет отток газообразных продуктов и приводит к повышению давления внутри факела; в результате состав начинает гореть быстрее. Чем с большей скоростью вращается факел, тем интенсивнее протекает образование шлаков и тем больше ускоряется горение.

Все сказанное выше справедливо для факелов со стальной оболочкой, которая остается целой до конца горения. Если же оболочка сгорает одновременно с запрессовкой состава, то вращение может привести к сбрасыванию шлаков с поверхности горения состава и к его затуханию.

Так как форма пламени факелов и эвездок существенно отличается от сферической, пространственное светораспределение для н.их крайне неравномерно. В плоскости, проходящей через ось факела, сила света имеет наибольшие значения в направлении под углом 45—90° к оси пламени. В направлениях под углами О—45° она уменьшается до какой-то минимальной величины, наблюдаемой по оси пламени. Еще меньше сила света в направлениях 90—180° к оси пламени (см. рис. 11.13). В плоскости, перпендикулярной оси факела, кривая светораспределения представляет собой окружность вследствие симметричности объекта.

Рис. 11.13. Кривая светораспределения пламени осветительной звездочки в плоскости, проходящей через ось изделия

Отмеченная неравномерность оветораспределения учитывается в некоторых конструкциях осветительных изделий, в которых горящие факелы располагают горизонтально. При этом достигается наиболее высокая и равномерная освещенность местности.