< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

СВЯЗУЮЩИЕ СМЕСЕВЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ

(обзор материалов AROCKET и интернета)

Данные, приведённые здесь, особенно численные, - это не промышленные стандарты, а то, что на практике используют ракетомоделисты. Поэтому воспринимайте их не как истину в последней инстанции, а как отправную точку, вокруг которой, возможно, придётся поэкспериментировать.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Для того, чтобы сделать хорошее смесевое топливо, необязательно досконально знать химию полимеров, однако понимание основных принципов будет очень полезным для составления композиций и подбора наилучшего состава. Это особенно важно для связок на основе HTPB, для которого существует множество отвердителей, катализаторов, модификаторов и т.д.

Исторически первое смесевое топливо GALCIT (Gugenhieim Aeronautical Laboratory California Institute of Technology) представляло собой смесь перхлората калия и битума, часто с добавкой масла, которую плавили и заливали в двигатель. Это топливо было намного мощнее, чем дымный порох, и не такое хрупкое, однако и у него был существенный недостаток: оно не было эластичным. Оно было относительно мягким и под нагрузкой не трескалось, как дымный порох, а сминалось, однако не восстанавливало свою первоначальную форму после снятия нагрузки. Прочность тоже была низкая.

В современных топливах используются эластичные, т.е. резиноподобные, связки, которые получаются путём химической реакции между двумя или более компонентами, в исходном состоянии представляющими собой жидкие при обычной температуре вещества. Первый этап такой реакции в общем виде может быть представлен уравнением:

X-R-X + Y-R’-Y --> X-R-X-Y-R’-Y

Один из компонентов – смола (resin), другой – отвердитель (curative). Обычно отвердителем называют тот компонент, которого меньше по весу, однако есть много композиций, в которых два компонента смешиваются в равных пропорциях. В этом случае любой из них можно назвать и смолой, и отвердителем.

Здесь X и Y представляют собой функциональные группы, которые реагируют друг с другом, причём X может реагировать только с Y, но не с другим X. R и R' представляют собой “длинную” часть молекулы и не участвуют в реакции, хотя могут изменять её скорость.

После первого этапа реакции получается молекула, содержащая на своих концах группы X и Y, которые далее реагируют с соответствующими группами других молекул смолы, отвердителя или таких же промежуточных продуктов. При этом получается всё более длинная молекула и процесс продолжается до тех пор, пока не закончатся реакционные группы какого-то одного типа. Если в исходной смеси количество молекул смолы и отвердителя было одинаково, то получатся наиболее длинные молекулы полимера, что даст наиболее прочный продукт. Поскольку обычно молекулы смолы и отвердителя имеют разный “размер”, то весовое соотношение исходных компонентов обычно не равно единице.

Как найти правильное соотношение (cure ratio)? Первый вариант – просто подобрать его, т.е. приготовить несколько проб с разным соотношением и выбрать лучшее, исходя из свойств полученного продукта. Второй вариант – расчитать его, зная эквивалентный вес (equivalent weight), который можно найти в документации о компонентах. Эквивалентный вес – это вес смолы или отвердителя, в котором содержится ровно 1 моль реакционных групп X или Y. Здесь необязательно вдаваться в подробности о том, что такое один моль. Достаточно знать, что если эквивалентный вес смолы равен 1200, а отвердителя – 400, то для наилучшего отверждения их нужно смешивать в соотношении 1200:400 или просто 3:1. Пример расчёта приведён в конце страницы.

Для конкретного компонента могут применяться более специфические термины, например, “кислотное число”, “эпоксидное число” или “процентное содержание” какой-либо функциональной группы. Эти термины обозначают или то же самое, что “эквивалентный вес”, или эквивалентный вес может быть легко из них вычислен.

В одном из компонентов может быть не две функциональные группы, а больше, например три. Такой компонент называют трифункциональным, в отличие от бифункционального. Здесь будут получаться не только длинные молекулы, но и образовываться поперечные связи между ними:

На следующем рисунке показаны (сверху вниз): полимер, содержащий только линейные молекулы; полимер с небольшим количеством поперечных связей; сильно сшитый полимер.

Если первый полимер высокоэластичен, то второй будет более жёсткий и более прочный, а третий может быть ещё более прочный, но уже хрупкий.

Количество поперечных связей можно регулировать, изменяя соотношение смолы и отвердителя или используя смеси двух- и трёхфункциональных компонентов в разных пропорциях. Какое именно соотношение подойдёт для топлива, определяют подбором.

На практике часто используются не абсолютно чистые компоненты, состоящие из молекул только одного типа. Обычно и смола, и отвердитель представляют собой смеси, поэтому эквивалентный вес компонентов с похожими названиями и их функциональность может широко варьироваться. Например, эквивалентный вес эпоксидных смол может быть от 180 до 1000 и выше. Функциональность аминных отвердителей – от 2 до 7 и выше. Чем выше эквивалентный вес, тем обычно более вязким будет исходное вещество, т.е смола или отвердитель, но в то же время тем меньшая усадка будет при отверждении. Чем выше функциональность компонентов, тем большее количество поперечных связей образуется при отверждении, тем более прочный, но и более хрупкий получается полимер.

КОМПОНЕНТЫ СВЯЗОК

PBAN

PBAN – это сополимер бутадиена, акрилонитрила и акриловой кислоты (polybutadiene, acrylonitrile, and acrylic acid), т.е. полибутадиен с концевыми карбоксильными группами (carboxylic acid or carboxyl group, -COOH). Отвердителями для PBAN являются эпоксидные смолы, первый этап реакции можно представить так:

По описанной выше терминологии, здесь X – это карбоксильные группы смолы, а Y – эпоксидные группы отвердителя.

PBAN обычно выпускается с функциональностью 2.2 и эквивалентным весом 1500. Функциональность 2.2 означает, что в среднем одна из пяти молекул смолы имеет не две, а три карбоксильные группы. Поэтому стандартная бифункциональная эпоксидная смола может обеспечить необходимую степень поперечной сшивки.

На AROCKET упоминался только один изготовитель PBAN - (American Synthetic Rubber Company, Louisville K.Y).

Свежий PBAN почти бесцветен, но становится тёмно-коричневым при длительном хранении или под воздействием солнечного света. Однако даже после хранения в течение нескольких лет он обычно пригоден для использования. PBAN очень густой и липкий, похож на мёд по консистенции.

Epoxy resin

Отвердителями для PBAN служат эпоксидные смолы типа ЭД20 ( "DGEBA epoxy resin" or "diglycidyl ether of Bisphenol A"). Dow выпускает несколько марок такой смолы: DER330, DER331, DER332. Они различаются в основном чистотой и вязкостью: DER 332 почти вдвое менее вязкая, чем DER331. Аналогичными смолами являются Shell EPON826 and 828, Reichhold Epotuf 37-140 и CibaAraldite 6004, 6005 и 6010. Эквивалентный вес таких смол около 180-200, а функциональность очень немного выше 2.

Обычно используют соотношение PBAN-эпоксид 32:7. Время отверждения 2-3 суток при 60С.

HTPB: R45 и R20

HTPB – это полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (hydroxyl-terminated polybutadiene). Отвердителями для HTPB служат диизоцианаты, которые реагируют с гидроксильными группами, образуя уретановые группы, поэтому получаемые полимеры называют полиуретанами.

Крупными производителями HTPB являются ElfAtochem и Arco. R45HT – это марка HTPB без добавки антиоксиданта. R45M содержит около 1% антиоксиданта. Антиоксидант повышает сохранность качества HTPB в течение длительного времени, однако хорошее укупоривание позволяет хранить и HTPB без стабилизаторов.

Другой тип HTPB называется R20. Он имеет меньший эквивалентный вес, чем R45 (т.е. более короткие цепочки между гидроксильными группами), а значит требует больше отвердителя, чем R45. Кроме того, R20 даёт несколько большую усадку, чем R45. Тем не менее, R20 находит всё более широкое использование, поскольку имеет меньшую вязкость. R45 имеет консистенцию мёда, а R20 заметно жиже. Оба имеют светло-коричневый цвет.

DlISOCYANATES: MDI

Стандартными отвердителями для HTPB являются изоцианаты, т.е. вещества, содержщие группы -NCO. Большинство из них бифункциональны, некоторые имеют функциональность немного большую двух. Все изоцианаты – это очень реакционноспособные вещества, взаимодействующие не только с HTPB, но и со многими другими веществами, в том числе с водой. Поэтому их следует хранить в герметичной таре, защищая от влаги и нагрева. Тонкостенные полиэтиленовые бутыли обеспечивают недостаточную защиту от влаги, поэтому их нужно помещать в эксикатор, т.е. закрытую ёмкость с осушителем. Большинство диизоцианатов имеют низкую вязкость.

Изоцианаты весьма токсичны, кроме того, в зависимости от индивидуальной чувствительности, они являются сенситизаторами, т.е. при регулярном использовании и попадании на кожу может со временем развиться аллергическая реакция. После этого даже малейшие следы изоцианатов будут оказывать очень сильное аллергическое действие.

Одним из наиболее известных отвердителей для HTPB является MDI (4,4'-diisocyanato-diphenylmethane, methylenediphenyl diisocyanate), метилендифенилдиизоцианат, он же дифенилметандиизоцианат. Чистый MDI - это легкоплавкое твёрдое воскообразное вещество с функциональностью 2. Однако чистое вещество редко используется для получения полиуретанов. Чаще используют более удобные в обращении маловязкие жидкие смеси с другими изоцианатами.

MDI и его аналоги отверждают HTPB за ночь при комнатной температуре. Это может быть преимуществом, если необходимо быстро приготовить топливо. Однако это также значит, что топливо нельзя нагревать для понижения вязкости и работать после прибавления отвердителя нужно очень быстро. Типичная жизнеспособность составляет 10-90 минут, в зависимости от температуры и примесей в MDI. На AROCKET можно встретить жалобы на то, что топливо затвердело прямо в смесителе.

Топливо, отверждённое MDI, получается прочным и эластичным, его легче сверлить, чем топлива с другими отвердителями.

Все изоцианаты реагируют с водой, однако MDI наиболее активен в этой реакции. Здесь действует правило: чем быстрее изоцианат отверждает топливо, тем легче он реагирует с водой. К сожалению, одним из продуктов такой реакции является углекислый газ СО₂. Пузырьки газа в топливе понижают его плотность и прочность, и могут непредсказуемо повлиять на его горение.

Смесевые отвердители, содержащие MDI, продаются под разными торговыми марками, например PAPI (polyaromatic polyisocyanate) и Isonate (Firefox продаёт Isonate 143L curative). Функциональность этих смесей варьируется от 2.1 до 2.7 и более, поэтому перед употреблением следует изучить документацию производителя.

IPDI

Другим отвердителем для HTPB является IPDI (isophorone diisocyanate), изофорондиизоцианат. IPDI дешев, широко доступен, имеет низкую вязкость и очень хорошо изучен. Скорость отверждения довольно низкая, но может быть увеличена при использовании катализаторов отверждения. Топлива, отверждённые IPDI, достаточно прочны, но несколько более “резиновые”, чем отверждённые MDI. В противоположность MDI, IPDI – это индивидуальное вещество с функциональностью 2. Если требуется повысить жёсткость топлива, необходимо добавить сшивающий агент – трифункциональную смолу или изоцианат.

DDI и другие

DDI (Dimeryl diisocyanate), димерилдиизоцианат – отвердитель средней вязкости. Он немного дороже, чем IPDI и MDI, и даёт слишком мягкие топлива. Поэтому его обычно используют в смесях с MDI или IPDI. DDI имеет свои преимущества: он намного меньше реагирует с водой и менее токсичен, чем другие изоцианаты. Как и IPDI, он представляет собой индивидуальное соединение с функциональностью 2. DDI имеет большой эквивалентный вес, поэтому расход его больше, чем IPDI или MDI. Это можно рассматривать как преимущество, потому что его смеси с HTPB получаются менее вязкими.

Существуют и другие отвердители, но они гораздо реже используются любителями. В промышленности часто используется толуолдиизоцианат (толуилендиизоцианат, tolylene diisocyanate, TDI). Он имеет очень низкую вязкость и отверждает HTPB ещё быстрее, чем некоторые смеси на основе MDI. У TDI есть несколько серьёзных недостатков. Он более летуч, чем большинство других изоцианатов, поэтому и более опасен в обращении, т.е. даёт больше токсичных паров. Он имеет довольно сильный и неприятный запах. С ним нельзя работать при нагревании, потому что скорость отверждения очень сильно вырастает и испаряется заметное количество токсичных паров.

Гексаметилендиизоцианат (hexamethylene diisocyanate, HDI) немного менее вязкий и немного более токсичный, чем смеси MDI, но менее токсичен, чем TDI. CP Technologies продаёт модифицированный HDI (N-3200), который менее токсичен, чем обычный HDI. HDI и TDI имеют наименьший эквивалентный вес среди всех отвердителей, т.е. их расход меньший, чем MDI, IPDI или DDI. Скорость отверждения HDI высока, для полного отверждения достаточно 10-12 часов при комнатной температуре.

"soft cure"

Отверждение HTPB изоцианатами имеет некоторые особенности. Если количество отвердителя слишком маленькое, отверждённый полимер содержит непрореагировавший HTPB и поэтому получается мягкий и липкий. Точно необходимое количество отвердителя даёт упругий нелипкий эластичный полимер. Обычно используется очень небольшой избыток отвердителя, чтобы гарантировать полное отверждение. Однако если использовать большой избыток изоцианата, смесь не отверждается совсем и очень долго остаётся мягкой или даже почти жидкой. Это явление по-английски называется "soft cure" (дословно – мягкое отверждение), и связано с тем, что при большом избытке изоцианата все гидроксильные группы HTPB будут израсходованы, а в смеси останется свободный низкомолекулярный изоцианат, который действует как пластификатор. Однако после несколких дней, а может недель или даже месяцев, избыток изоцианата прореагирует с водяными парами из воздуха, образуя твёрдые продукты. В результате получится твёрдое, как камень, топливо. В некоторых случаях твердеет только поверхностная часть шашки, а внутренности так и остаются мягкими, потому что твердая корка на поверхности защищает внутренности от проникновения влаги из воздуха.

Всё это нужно иметь в виду при подборе правильного соотношения HTPB и отвердителя. Слишком мягкий продукт может получиться не только при недостатке, но и при избытке отвердителя.

crosslinking agents (сшивающие агенты)

Сшивающим агентом называют компонент смеси, имеющий более двух функциональных групп и образующий поперечные связи между длинными молекулами полимера. Для каждого типа связок используются свои специфические сшивающие агенты, содержащие необходимые реакционные группы. Например, для HTPB с диизоцианатами сшивающим агентом может быть вещество с тремя гидроксильными группами или с тремя изоцианатными группами. Обычно для составов с HTPB и PBAN сшивающие агенты не используются, потому что большинство продажных компонентов имеют функциональность немного больше двух. Если всё же необходимо повысить жёсткость топлива, то для HTPB используют касторовое масло, его молекула содержит три гидроксильные группы, поэтому количество изоцианата-отвердителя необходимо немного увеличить. На 10 частей HTPB обычно используют до 1 части касторового масла. Сшивающие агенты для PBAN существуют, но менее доступны и менее необходимы, поэтому обычно не используются.

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 HTPB в следующих случаях:

1. в ракетах, взлетающих с большим ускорением, где топливо должно быть максимально прочным,
2. в топливах с небольшим количеством связки,
3. 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.

cure catalysts (катализаторы отверждения)

Катализаторы отверждения уменьшают время и/или понижают температуру отверждения. Без катализатора IPDI или DDI отверждают HTPB в течение нескольких дней при повышенной температуре. С катализатором та же смесь отверждается за ночь при комнатной или немного повышенной температуре. В качестве катализаторов используют органические соединения олова, висмута и кобальта. Обычно это дибутилолово дилаурат (dibutyltin dilaurate, DBTDL), октоат кобальта (cobalt octoate) и трифенилвисмут (triphenylbismuth, TPB). Среди них DBTDL наиболее эффективен, его достаточно около 0.1% или даже меньше. Часто такое маленькое количество трудно точно взвесить, поэтому обычно заранее готовят раствор 5 мл DBTDL и 45 мл пластификатора и уже эту смесь используют.

Катализаторы отверждения могут привести к образованию хрупкой массы, если их прибавить в слишком большом количестве. Эта хрупкость может появиться не сразу, а с течением времени, при хранении топлива. Считается, что для получения топлива хорошего качества предпочтительно не очень быстрое отверждение, примерно в течение суток.

TPB более дорогой, чем DBTDL, менее активен и менее склонен давать хрупкое топливо. Октоат кобальта менее доступен. Часто он продаётся в виде раствора в лутучем растворителе, поэтому после прибавления к топливу растворитель нужно удалить из смеси под вакуумом. Октоат кобальта примерно так же активен, как и TPB.

Все эти три катализатора применимы только для связки HTPB-диизоцианат, они бесполезны для связок на основе PBAN. Есть сведения об использовании третичных аминов для катализа отверждения PBAN, однако точных данных нет.

plasticizers (пластификаторы)

Пластификатор – это обычно жидкость, которую добавляют к полимеру, чтобы сделать его мягче, эластичнее, и понизить температуру, при которой полимер становится хрупким. Например, чистый ПВХ – это жёсткий и прочный полимер, из него делают водопроводные трубы. ПВХ с пластификатором – это мягкий и гибкий пластик, из него делают “виниловую” электроизоляцию. Пластификатор также делает топливную массу более жидкой, текучей, что облегчает перемешивание. Пластификаторы обычно не реагируют с компонентами связки и остаются в готовом топливе в неизменном виде.

Повышение гибкости пластификатором можно объяснить эффектом “смазывания”. При изгибе или растяжении полимера его молекулы должны иметь возможность скользить друг относительно друга. Молекулы пластификатора, располагаясь между цепочками полимера, облегчают такое скольжение.

В то же время, пластификаторы часто уменьшают прочность полимера, особенно если они используются в слишком больших количествах. Обычно необходимое количество определяют методом подбора.

Наиболее часто как пластификатор используется диоктиладипат, он же диоктиладипинат (dioctyl adipate, DOA). DOA имеет низкую вязкость по сравнению с другими пластификаторами и совместим как с HTPB, так и с PBAN. DOA имеет заметный запах, хотя и очень мало летуч.

Дибутилфталат (ДБФ, dibutyl phthalate, DBP) – это пластификатор, совместимый с эпоксидной смолой, поэтому может быть использован со связкой PBAN-эпоксид, обычно около 3%. ДБФ немного белее вязкий, чем DOA.

2-Этилгескилакрилат (2-ethylhexyl acrylate, 2EHA) – очень низковязкий и дешёвый пластификатор, дающий топлива с хорошими механическими свойствами. Однако 2EHA намного более летуч, чем другие пластификаторы, что вызывает проблемы. Во-первых, 2EHA частично испаряется во время вакуумирования, что затрудняет определение момента полного удаления воздуха из топлива. Во-вторых, 2EHA постепенно испаряется из готового топлива, делая его со временем хрупким. Поэтому хранить такие топлива нужно в герметичной таре и не дольше 2-3 месяцев. Кроме того, 2EHA токсичен и, учитывая его летучесть, работать с ним можно только при хорошей вентиляции.

Пластификатор, совместимый с одной связкой, может быть несовместимым с другой или совместимым только до определённого содержания его в топливе. Несовместимость проявляется в “выпотевании”, т.е. в выступании его на поверхности готового отверждённого топлива. Это может привести также и к отлипанию топлива от бронировки. Например, сообщают, что триацетин несовместим с PBAN.

В общем случае, избыток пластификатора даёт топливо, мягкое, как жевательная резинка. Для HTPB количество пластификатора не должно превышать 50% от веса HTPB, а для PBAN - 25%.

surfactants (поверхностно-активные вещества)

Поверхностно-активное вещество (ПАВ) покрывает поверхность твёрдых частиц в топливе и как бы “смазывает” их, что приводит к уменьшению трения между частицами, а следовательно, топливная масса становится более текучей. Для покрытия поверхности требуется очень небольшое количество ПАВ, обычно используют около 0.1%. Избыток ПАВ может вызвать загустение смеси. Миграция ПАВ из связки на поверхность твёрдых частиц – это довольно медленный процесс, поэтому для проявления эффекта необходимо длительное перемешивание, обычно в течение 1-2 часов. Таким образом, ПАВ есть смысл применять только при механическом, а не ручном перемешивании.

В промышленности обычно используют ПАВ, специально разработанные для определённого топлива. Любители используют более доступные ПАВ, которые дают неплохие результаты. Наиболее часто это лецитин (lecithin). Это твёрдое вещество, выделяемое из сои, его можно найти среди кулинарных ингредиентов, его используют как добавку, улучшающую структуру и механические свойства хлеба и других пищевых продуктов. Перед добавлением в топливную массу лецитин нужно в чём-то растворить. Обычно делают 20%-ный раствор лецитина в диоктиладипате. Используют 5-10 грамм такого раствора на 1 килограмм топлива.

Иногда используют другой ПАВ - Triton X-100, но он менее эффективен.

ПРИМЕР РАСЧЁТА СООТНОШЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ СВЯЗКИ

Для такого расчёта необходимо знать эквивалентные веса всех взаимодействующих компонентов смеси - смолы, отвердителя и сшивающего агента (если он есть). Прилипатель также участвует в реакции, но его количество настолько мало, что его можно не учитывать. Пластификатор не участвует в реакции, поэтому его количество не расчитывают, а подбирают опытным путём.

Эквивалентные веса компонентов приведены в таблице:

Заметьте, что для некоторых компонентов приведён не один эквивалентный вес, и интервал возможных значений. Это объясняется тем, что эти вещества представляют собой смеси, соотношение компонентов которых зависит от производственного процесса. Поэтому желательно найти документацию производителя на используемые вами компоненты и найти там необходимые данные.

Пример 1.

Необходимо расчитать количество отвердителя MDI для 10 г R20.

Примем эквивалентный вес MDI = 135, а R20 = 550. Это означает, что для отверждения 550 г R20 необходимо 135 г MDI. Значит, на 10 г R20 необходимо 10*135/550 = 2.45 г MDI. Обычно рекомендуют брать 5% избытка изоцианата, поэтому вес отвердителя равен 2.57 г.

Пример 2.

Необходимо расчитать количество отвердителя MDI для смеси 10 г R20 и 1 г касторового масла.

На 10 г R20 необходимо 2.57 г MDI, как посчитано выше. На 1 г касторового масла необходимо 1*135/164 = 0.82 г, а с учётом 5%-ного избытка - 0.86 г. Итого необходимо 3.43 г MDI.

Пример 3.

Необходимо расчитать количество отвердителя Krasol NN25 для 10 г R20.

На сайте производителя находим документацию на Krasol NN25 , читаем в ней:

NCO group content, wt.% 11.5
NCO group content, mol/kg 2.75

А где же эквивалентный вес? Замечаем, что единицы mol/kg очень похожи на то, что нам надо (г/моль). Это значит, что 1 кг отвердителя содержит 2.75 эквивалентных весов, т.е. эквивалентный вес равен 1/2.75 = 0.364 кг/моль или 364 г/моль.

Теперь можно посчитать: на 10 г R20 нужно 10*364/550 = 6.62 г отвердителя Krasol NN25.

02.01.2004 Serge77