DE2951997C1 - Acceleration propellant and process for its production - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungstreibsatz, der in der Brennkammer von Strahltriebwerken vorgesehen wird und durch einen Haftungsvermittler mit einem verbrennungsinhibierenden Überzug auf der Basis eines Siliconelastomers überzogen ist, der einerseits eine gute Verbindung zwischen dem Treibsatz und den Brennkammerwänden gewährleistet und andererseits die Brennkammerwände gegen die heißen, von der Verbrennung der Gase des Flugtreibstoffs mit Luft nach dem Abbrennen des Beschleunigungstreibsatzes stammenden oxidierenden Verbrennungsgase schützt.The invention relates to an acceleration propellant, which is provided in the combustion chamber of jet engines and by a liability broker with a combustion-inhibiting coating based on a Silicone elastomer is coated, on the one hand a good connection between the propellant and the combustion chamber walls ensures and on the other hand, the combustion chamber walls against the hot, from the burning gases of aviation fuel with air after burning of the acceleration propellant protects oxidizing combustion gases.

Staustrahltriebwerke bestehen im Prinzip aus einem Rohr mit einer Lufteintrittsöffnung, in dessen Innerem ein flüssiger oder fester Brennstoff verbrannt wird. Die Luft, die mit der Geschwindigkeit Vo frei eintritt, liefert einerseits den für die Verbrennung des Treibstoffs nötigen Sauerstoff und dehnt sich andererseits aufgrund der Zufuhr der von der Verbrennung herrührenden Wärme derart aus, daß der Gasstrom mit einer größeren Geschwindigkeit als der Eintrittsgeschwindigkeit aus dem Triebwerk austritt.Ramjet engines basically consist of a pipe with an air inlet opening, in whose  Inside a liquid or solid fuel burned becomes. The air at the speed Vo free entry, on the one hand supplies the for the combustion the fuel needed oxygen and on the other hand, due to the supply of the heat originating from combustion in such a way that the gas flow at a faster rate than the entry speed exits the engine.

Durch die Rückstoßwirkung tritt im Triebwerk eine entgegengesetzt zum Gasstrom gerichtete Schubwirkung auf.Due to the recoil effect occurs in the engine an opposite to the gas flow directed thrust on.

Damit jedoch die Luft mit der Geschwindigkeit Vo eintritt, muß das Staustrahltriebwerk bewegt werden. Ebenso muß der Start von mit derartigen Triebwerken ausgerüsteten Flugkörpern durch Raketen mit hoher Schubkraft (Beschleunigungstreibsätze) unterstützt werden.However, so that the air at the speed Vo occurs, the ramjet engine must be moved. Likewise, the launch of such engines must equipped missiles by missiles with high Thrust (acceleration propellant) supported become.

Der Beschleunigungstreibsatz befindet sich in der Brennkammer des Staustrahltriebwerks; im Betrieb laufen folgende Schubphasen nacheinander ab:The acceleration propellant is located in the combustion chamber of the ramjet engine; operational the following deceleration phases occur consecutively:

• - Start des Flugkörpers mit dem Beschleunigungstreibsatz (Dauer einige Sekunden) und- Start the missile with the acceleration propellant (Duration a few seconds) and
• - Zündung und Betrieb des eigentlichen Staustrahltriebwerks nach vollständigem Abbrand des Beschleunigungstreibsatzes.- Ignition and operation of the actual ramjet engine after complete burnup of the Acceleration propellant.

Der den Beschleunigungstreibsatz umhüllende Überzug muß demgemäß in der Lage sein, hintereinander zwei unterschiedliche Aufgaben zu übernehmen:The one enveloping the acceleration propellant Coating must therefore be able, one behind the other  to take on two different tasks:

• 1. Während der Beschleunigungsphase soll der Überzug eine gute Verbindung zwischen dem festen Propergol und den Brennkammerwänden gewährleisten. In diesem Stadium muß daher Verträglichkeit zwischen dem Propergolblock und dem Überzug vorliegen.1. During the acceleration phase, the coating should a good bond between the solid propellant and ensure the combustion chamber walls. In this Therefore, stage must be compatible between the Propergolblock and the coating present.
• 2. Während der Staustrahlantriebsphase soll der Überzug die Brennkammerwandungen vor den heißen und oxidierenden Gasen schützen, die von der Verbrennung des flüssigen oder festen Treibstoffs stammen.2. During the ramjet propulsion phase, the coating should the combustion chamber walls in front of the hot and protect oxidizing gases from combustion derived from the liquid or solid fuel.

Aus der DE-AS 12 00 184 ist ein Verfahren zur Herstellung von mit einer Isolierschicht versehenen Feststofftreibsätzen bekannt, bei dem die Oberfläche des Propergols zunächst mit einer Zwischenschicht aus einem Polyisocyanat als Haftungsvermittler versehen wird, auf die dann ein gegen Abbrand isolierendes Kunstharz wie ein Polyester-, Polyurethan- oder Epoxyharz aufgebracht werden, worauf das Kunstharz gehärtet wird.From DE-AS 12 00 184 is a method for producing with an insulating layer provided solid propellants, in which the surface of the propellant first with a Intermediate layer off a polyisocyanate as adhesion promoter is provided on the then an anti-erosion insulating resin such as a polyester, polyurethane or epoxy resin are applied, whereupon the resin cured becomes.

In jüngerer Zeit wurde ein Bericht des American Institute of Aeronautics and Astronautics (1978), S. 1108) publiziert, in dem insbesondere angegeben ist, zum thermischen Schutz Siliconelastomere zu verwenden, die mit Glasfasern verstärkt sind. Die Art dieser Siliconelastomeren ist allerdings nicht näher angegeben.More recently a report of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (1978), p. 1108), in particular specified is to use silicone elastomers for thermal protection, which are reinforced with glass fibers. The kind however, this silicone elastomer is not closer specified.

Wie oben erwähnt ist es ferner auch erforderlich, daß der zum thermischen Schutz dienende Überzug hinsichtlich seines Haftungsvermögens mit dem Beschleunigungstreibsatz verträglich ist. Nach der oben angegebenen Druckschrift ist es zur Erzielung einer derartigen Adhäsion erforderlich, nacheinander zwischen dem Siliconelastomer und dem Beschleunigungstreibsatz unterschiedliche Schichten, beispielsweise einen Film, einen Primer, ein Adhäsiv sowie ein Bindemittel, aufzubringen.As mentioned above, it is also necessary to that the serving for thermal protection coating in terms of his liability with the acceleration propellant is compatible. After the above Reference is to achieve such Adhesion required, successively between the silicone elastomer and the acceleration propellant different Layers, for example a film, a primer,  an adhesive and a binder to apply.

Das hierbei angewandte Bindemittel hat ferner den Nachteil, daß es aus einem Kohlenwasserstoff besteht und folglich verbrannt werden und so die Funktion des Triebwerks insbesondere in der Zündphase beeinträchtigen kann.The binder used in this case also has the disadvantage that it consists of a hydrocarbon and consequently burned and so the function the engine especially in the ignition phase can affect.

Aus der DE-OS 22 57 742 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung thermisch isolierter Feststofftreibsätze bekannt, bei dem ein mit einem Primer auf Silanbasis überzogener Propergolblock in eine Form eingebracht und darin durch Abstandshalter festgelegt wird, in der er dann mit einem Siliciumsystem umspritzt wird, das anschließend durch Vernetzung ausgehärtet wird.From DE-OS 22 57 742 is also a Process for the preparation of thermally isolated Solid propellant known, in which one with a Silane based primer coated Propergolblock placed in a mold and in it is determined by spacers in which he then overmoulded with a silicon system, which is subsequently cured by crosslinking.

Im Rahmen der Erfindung wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die kombinierte Verwendung eines bestimmten zusammengesetzten Propergols, eines bestimmten Haftungsvermittlers und eines Überzugs zum thermischen Schutz, der ausgehend von einem durch Addition von SiH-Funtionen an Vinyldoppelbindungen vernetzenden Siliconsystem erhältlich ist, eine Vereinfachung ermöglicht, durch die die Herstellung derartiger Beschleunigungstreibsätze erheblich erleichtert wird.In the context of the invention has now surprisingly found that the combined use of a certain composite propellant, one certain adhesion promoter and a thermal coating Protection, starting from a by addition of SiH functions on vinyl double bonds crosslinking Silicone system is available, allowing a simplification, by the production of such acceleration propellants is greatly facilitated.

Es ist klar, daß eine Vielzahl von Herstellungsschritten auch eine entsprechende Vielzahl von Kontrollen in jeder Verfahrensstufe erfordert, was zu einer erheblichen Beeinträchtigung in der technischen Durchführung derartiger Verfahren führt.It is clear that a variety of manufacturing steps also a corresponding variety of controls at each stage of the process requires, resulting in one significant impairment in the technical implementation such method leads.

Siliconsysteme können je nach ihrer Vernetzungsweise in folgende drei unterschiedlichen Klassen eingeteilt werden:Silicone systems may vary depending on their type of crosslinking divided into the following three different classes become:

• A) durch Addition von SiH an Vinyl-Doppelbindungen vernetzende Siliconsysteme,A) by addition of SiH to vinyl double bonds crosslinking silicone systems,
• B) durch Hydrolyse und anschließende Silanolkondensation vernetzende Siliconsysteme und B) by hydrolysis and subsequent silanol condensation crosslinking silicone systems and  
• C) durch chemische Reaktion von SiH-Funktionen mit SiOH-Funktionen vernetzende Siliconsysteme (zur Bildung von Siliconschäumen führende Systeme).C) by chemical reaction of SiH functions with SiOH functions crosslinking silicone systems (systems leading to the formation of silicone foams).

Unter Siliconsystemen werden erfindungsgemäß Systeme verstanden, die die Gesamtzahl der Reaktanten enthalten und durch Vernetzung zu Siliconelastomeren führen. Unter dem Begriff Siloxan-Grundmaterial werden ferner Oligomere verstanden, die Vinylendgruppen aufweisen. Der Begriff Siliconelastomer bezeichnet schließlich das nach der Vernetzung resultierende Endprodukt.Silicone systems are used according to the invention Systems understood the total number of reactants contained and by crosslinking to silicone elastomers to lead. Under the term siloxane base material are further understood oligomers having vinyl end groups. The term silicone elastomer finally designates the final product resulting from crosslinking.

Der erfindungsgemäße Beschleunigungstreibsatz, der zum Einsatz in Brennkammern von Staustrahltriebwerken vorgesehen ist, besteht aus einem zusammengesetzten Propergolblock, der mit einem verbrennungsinhibierenden bzw. die Verbrennung verlangsamenden Überzug überzogen ist, der vermittels eines Haftungsvermittlers am Propergolblock haftet und einerseits eine gute Bindung zwischen dem Propergolblock und den Brennkammerwänden gewährleistet und andererseits die Brennkammerwände gegen die heißen, von der Verbrennung der Gase des Flugtreibstoffs mit Luft nach dem Abbrennen des Beschleunigungstreibsatzes stammenden oxidierenden Verbrennungsgase schützt; der erfindungsgemäße Beschleunigungstreibsatz ist entweder erhältlich durchThe acceleration propellant according to the invention, for use in combustion chambers of ramjet engines is provided, consists of a compound Propergolblock, with a combustion-inhibiting or the combustion slowing down coating which is covered by a liability mediator on the Propergolblock adheres and on the one hand a good bond between the Propergolblock and the combustion chamber walls ensures and on the other hand, the combustion chamber walls against the hot, from the combustion of the gases of the Jet fuel with air after burning off the acceleration propellant originating oxidizing combustion gases protects; the acceleration propellant according to the invention is available either by

• a) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in eine an die Brennkammerform angepaßte oder anpaßbare Form, a) casting one by addition of SiH functions to vinyl bonds cross-linking and refractory fibers and refractory powdered materials filled silicone system, its crosslinking agent has at least 3 SiH functions / kg has, prior to networking in one of the combustion chamber shape adapted or adaptable form,  
• b) Vernetzung des Siliconsystems zu einem Siliconelastomer,b) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• c) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler,c) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter,
• d) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel und gegebenenfallsd) pouring the composite Propergolblocks with a Polybutadiene with hydroxyl end groups as binder and optionally
• e) Einbringen des mit dem Siliconelastomer ummantelten Propergolblocks in die zuvor mit einem üblichen Primer für Silicone überzogene Brennkammere) incorporation of the silicone elastomer encased Propergolblocks in the before with a usual primer for silicones coated combustion chamber

oder durchor by

• a) Überziehen der Brennkammerwände mit einem üblichen Primer für Silicone,a) coating the combustion chamber walls with a conventional primer for silicones,
• b) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in die Brennkammer,b) casting one by addition of SiH functions to vinyl bonds cross-linking and refractory fibers and refractory powdered materials filled silicone system, its crosslinking agent has at least 3 SiH functions / kg has, before networking in the combustion chamber,
• c) Vernetzung des Siliconsystems zu einem Siliconelastomer,c) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• d) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler undd) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter and
• e) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel.e) pouring the composite Propergolblocks with a Polybutadiene with hydroxyl end groups as Binder.

Die erfindungsgemäß verwendbaren zusammengesetzten Propergole enthalten ein Polybutadien mit endständigen Hydroxylgruppen und oxidierenden anorganischen Füllstoffen wie Ammoniumperchlorat, Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen. Die Mengenbereiche, innerhalb deren die Mengen der einzelnen Propergolkomponenten variieren können, sind dem Fachmann geläufig. Allgemein wird davon ausgegangen, daß das Bindemittel in einer Menge von etwa 25 Gew.-% und die oxidierenden anorganischen Füllstoffe in einer Menge von etwa 75 Gew.-% vorliegen.The composite used in the invention Propergols contain a terminal polybutadiene Hydroxyl groups and oxidizing inorganic fillers such as ammonium perchlorate, alkali metals or Alkaline earth metals. The quantity ranges within which the amounts of the individual Propergolkomponenten vary can, are familiar to the expert. General will of it assumed that the binder in an amount of about 25 wt .-% and the oxidizing inorganic fillers in an amount of about 75% by weight.

Erfindungsgemäß sind lediglich die durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden Siliconsysteme brauchbar.According to the invention, only by addition SiH functions on vinyl bond crosslinking silicone systems useful.

Diese Siliconsysteme bestehen vorzugsweise ausThese silicone systems are preferably made

• 1. einem Harz auf Polysiloxanbasis, das an den Kettenenden mit ungesättigten Gruppen vom Vinyltyp blockiert ist und folgende allgemeine Struktur aufweist: in der R, R′ und R′′ insbesondere Methyl, Phenyl oder Vinyl bedeuten;1. a polysiloxane-based resin which is blocked at the chain ends with vinyl-type unsaturated groups and has the following general structure: in which R, R 'and R "are in particular methyl, phenyl or vinyl;
• 2. einem Hydrogenpolysiloxan-Vernetzungsmittel mit einer ausreichenden Anzahl von SiH-Bindungen und der allgemeinen Struktur (R)_a(H)_bSiO_xmit wobei R insbesondere Methyl bedeutet, und2. a hydrogenpolysiloxane crosslinking agent having a sufficient number of SiH bonds and having the general structure (R) _a (H) _b SiO _x wherein R is in particular methyl, and
• 3. einem Platinkatalysator.3. a platinum catalyst.

Die Vernetzung erfolgt durch Additionsreaktion von SiH-Gruppen an Doppelbindungen:The crosslinking takes place by addition reaction of SiH groups on double bonds:

Bei dieser Gruppe von Siliconsystemen gibt es lediglich Zweikomponentensysteme, was bedeutet, daß das Harz-Grundmaterial und das Vernetzungsmittel getrennt vorliegen. In this group of silicone systems there are only two-component systems, which means that the resin base and crosslinking agent are separated available.  

Die oben erläuterten Siliconsysteme vernetzen bei Raumtemperatur. Sie sind als sog. kaltvulkanisierende Systeme bekannt (vgl. die im angelsächsischen Sprachbereich übliche Bezeichnung RTV - Room Temperature Vulcanising). Diese Siliconsysteme sind flüssige oder pastöse Produkte, die bei Raumtemperatur oder wenig höherer Temperatur in elastische, weiche Massen übergehen.The above-discussed silicone systems crosslink at Room temperature. They are known as cold vulcanizing Known systems (cf those in Anglo-Saxon Language range common name RTV - Room Temperature Vulcanising). These silicone systems are liquid or pasty products at room temperature or slightly higher temperature in elastic, pass soft masses.

Erfindungsgemäß geeignete Siloxan-Grundmaterialien sind beispielsweiseAccording to the invention suitable siloxane base materials are for example

• - Methylphenylpolysiloxane mit Methyl-phenyl-vinyl- siloxy- oder Vinyl-dimethyl-siloxy-Endgruppen bzw. noch allgemeiner mit Vinyl-diorgano-siloxy- Endgruppen undMethylphenylpolysiloxanes with methylphenylvinyl siloxy or vinyl-dimethyl-siloxy end groups or more generally with vinyl diorgano-siloxy terminated and
• - Dimethylpolysiloxane mit den gleichen Endgruppen wie oben.- Dimethylpolysiloxanes with the same end groups as above.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die oben lediglich beispielhaft angegebenen Polysiloxane beschränkt.However, the invention is not limited to the above limited exemplified polysiloxanes.

Von den Vernetzungsmitteln, die mit den Siloxan- Grundmaterialien zur Erzeugung des Siliconsystems gemischt werden können, sind Dimethylhydrogenpolysiloxane der allgemeinen FormelOf the crosslinking agents associated with the siloxane Base materials mixed to produce the silicone system can be dimethylhydrogenpolysiloxanes the general formula

(Me)₂HSi-O-(Me) ₂HSi-O-

zu nennen. to call.  

Als Vernetzungskatalysatoren eignen sich Platinkatalysatoren wie beispielsweise Chloroplatinsäure.Suitable crosslinking catalysts are platinum catalysts such as chloroplatinic acid.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Siloxan-Grundmaterialien enthalten beliebige herkömmliche, dem Fachmann geläufige verstärkende Füllstoffe.The siloxane base materials used according to the invention contain any conventional, the skilled person common reinforcing fillers.

Hierzu gehören beispielsweise Kieselsäure, feinste pulverförmige Kieselsäure, Aerosil sowie etwa Kieselsäure- Aerogel. Diese Füllstoffe können behandelt oder unbehandelt eingesetzt werden. Zu den bekannten Behandlungsmitteln gehören Organosilane, Organopolysiloxane und Silasane.These include, for example, silica, finest powdered silicic acid, Aerosil and, for example, silicic acid Airgel. These fillers can be treated or used untreated. To the known treatment agents include organosilanes, organopolysiloxanes and Silasane.

Das Mengenverhältnis der einzelnen Bestandteile im Siloxan-Grundmaterial kann innerhalb eines weiten Bereichs variieren. Die Füllstoffmenge kann zwischen 10 und 200 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Siloxan- Grundmaterial liegen.The quantitative ratio of the individual components in the siloxane base material can within a wide Range vary. The amount of filler can be between 10 and 200 parts by weight per 100 parts by weight of siloxane Base material lie.

Vorzugsweise werden die Füllstoffe in einer Menge von 20 bis 60 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Polysiloxan- Grundmaterial eingesetzt.Preferably, the fillers are in an amount from 20 to 60 parts by weight per 100 parts by weight of polysiloxane Base material used.

Zur Erzielung einer guten thermischen Beständigkeit des Siliconelastomeren sowie einer guten Ablationsfestigkeit ist es erforderlich, das Siliconsystem neben den üblicherweise eingesetzten, oben angegebenen Füllstoffen vor der Vernetzung mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Materialien zu füllen.To achieve a good thermal resistance of the silicone elastomer and a good ablation resistance It is necessary to use the silicone system in addition to the usual used, fillers specified above crosslinking with refractory fibers and refractory to fill powdered materials.

Im Rahmen der Erfindung können hierzu verschiedene Füllstoffe eingesetzt werden, beispielsweise aus Kohlenstoffasern, Siliciumcarbid oder Borcarbid bestehende Füllstoffe, Füllstoffe aus Aluminium- und Zirkoniumoxid oder pulverförmiges Zirkoniumoxid.In the context of the invention can this various Fillers are used, for example, carbon fibers,  Silicon carbide or boron carbide existing Fillers, fillers of aluminum and zirconium oxide or powdery zirconia.

Diese Füllstoffe können im Rahmen der Erfindung in sehr verschiedenen Mengenanteilen in das Siliconsystem eingebracht werden.These fillers are within the scope of the invention in very different proportions in the silicone system be introduced.

Allerdings ist festzustellen, daß die thermische Beständigkeit mit steigendem Gehalt an Fasern erhöht wird. Daher wird im allgemeinen ein Fasergehalt von mehr als 5 Gewichtsteilen, bezogen auf das gefüllte Siliconsystem, angewandt.However, it should be noted that the thermal Increased resistance with increasing content of fibers becomes. Therefore, in general, a fiber content of more than 5 parts by weight, based on the filled Silicone system, applied.

Silicone sind für ihr antiadhäsives, abhäsives Verhalten gegenüber zahlreichen Materialien bekannt. Zur Erzielung einer Haftung zwischen dem Propergolblock und dem Siliconelastomer ist es demgemäß erforderlich, einen Haftungsvermittler zu verwenden.Silicones are anti-adhesive, anti-adhesive Behavior known to numerous materials. To obtain adhesion between the Propergolblock and the silicone elastomer, it is accordingly necessary to a liability mediator too use.

Es wurde festgestellt, daß eine dünne Schicht aus einem organischen Polyisocyanat an der Grenzfläche zwischen dem Propergolblock und dem Siliconelastomer eine außerordentlich wirksame Kohäsion zu erzielen erlaubt. Hierfür geeignete Isocyanate sind etwa Toluylendiisocyanat (TDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Dimetyldiisocyanat (DDI) der FormelIt was found that a thin layer of an organic polyisocyanate at the interface between the propylene block and the silicone elastomer to achieve extraordinarily effective cohesion. Suitable isocyanates for this purpose are, for example, tolylene diisocyanate (TDI), isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, Dimetyl diisocyanate (DDI) the formula

Diphenylmethandiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat sowie etwa unter Wasserabspaltung erhältliche Kondensationsprodukte aus Diisocyanaten und Polyolen einschließlich Diolen, Triolen und Hexiten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieser lediglich beispielhaft angeführten mehrwertigen Isocyanate beschränkt.Diphenylmethane diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate as well as about Dehydration available condensation products Diisocyanates and polyols including diols, Triplets and Hexites. However, the invention is not on the use of these merely exemplified limited polyvalent isocyanates.

Die Herstellung dieser Polyisocyanate ist dem Fachmann geläufig, insbesondere z. B. aus der US-PS 3 261 655.The preparation of these polyisocyanates is the expert common, in particular z. B. from US-PS 3,261,655.

Es ist ferner vorteilhaft, dem organischen Polyisocyanat eine kleine Menge Eisenacetylacetonat als Katalysator zuzusetzen, der die Reaktion zwischen den Isocyanaten und den organischen Verbindungen erleichtert.It is also advantageous to the organic polyisocyanate a small amount of iron acetylacetonate as a catalyst add the reaction between the isocyanates and the organic compounds.

Obgleich sämtliche oben erläuterten Siliconsysteme erfindungsgemäß geeignet sind, wurde festgestellt, daß es zur Verbesserung des Adhäsionsvermögens des Siliconüberzugs am zusammengesetzten Propergolblock vorteilhaft ist, ein Siliconsystem zu verwenden, das mehr als 5 SiH- Funktionen/kg aufweist.Although all of the above-discussed silicone systems According to the invention, it has been found that to improve the adhesiveness of the silicone coating advantageous on the composite Propergolblock is to use a silicone system that has more than 5 SiH Features / kg.

Vorzugsweise werden Polyisocyanate eingesetzt, deren Isocyanatfunktionen im Vergleich mit Toluoldiisocyanat von mittlerer Reaktivität sind. Hierzu gehören insbesondere Dimeryldiisocyanat (DDI), Triphenylmethantriisocyanat sowie etwa Isophorondiisocyanat (IPDI).Preference is given to using polyisocyanates whose Isocyanate functions in comparison with toluene diisocyanate  of medium reactivity. These include in particular Dimeryl diisocyanate (DDI), triphenylmethane triisocyanate as well as isophorone diisocyanate (IPDI).

Im folgenden wird eine allgemeine Verfahrensweise zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschleunigungstreibsatzes erläutert. Hierzu ist festzustellen, daß die Herstellung des erfindungsgemäßen Beschleunigungstreibsatzes nicht auf diese lediglich beispielhaft genannte Verfahrensweise beschränkt ist und auch andere Verfahrensweisen im Rahmen der Erfindung angewandt werden können.The following is a general procedure for the production of the acceleration propellant charge according to the invention explained. It should be noted that the preparation of the acceleration propellant charge according to the invention not to these merely exemplified Procedure is limited and others Procedures are used in the invention can.

Nach dieser Verfahrensweise werden die Brennkammerwände zunächst mit einem dem Fachmann geläufigen Primer für Silicone überzogen, der dazu dient, die Haftung des Silicons an den Brennkammerwänden zu gewährleisten.After this procedure, the combustion chamber walls first with a familiar to the expert primer coated for silicone, which serves to increase the adhesion of the Silicons to ensure the combustion chamber walls.

Anschließend wird das Siliconsystem in einem Kneter mit Vakuumanschluß wie folgt hergestellt:Subsequently, the silicone system is in a kneader manufactured with vacuum connection as follows:

Das Silicon-Grundmaterial und die pulverförmigen feuerfesten Füllstoffe werden homogenisiert und bei 5°C im Vakuum in einen Kneter eingeführt, dessen Volumen von der erwünschten Menge an Siliconelastomer abhängt.The silicone base material and the powdery Refractory fillers are homogenized and added 5 ° C introduced in a vacuum in a kneader, its volume depends on the desired amount of silicone elastomer.

Im Anschluß daran wird das Vernetzungsmittel zugegeben, worauf wiederum homogenisiert wird. Dann wird der hitzefeste faserförmige Füllstoff auf einmal oder in mehreren Teilmengen zugesetzt, wonach das Gemisch wiederum geknetet wird. Die letzte Stufe wird im Vakuum vorgenommen.Following this, the cross-linking agent is added, which in turn is homogenized. Than it will be the heat-resistant fibrous filler at once or  added in several aliquots, after which the mixture is kneaded again. The last stage is in vacuum performed.

Der Behälter des Kneters, in dem das Gemisch homogenisiert wurde, dient als Einspritzbehälter.The container of the kneader in which homogenizes the mixture was used as an injection container.

Anschließend wird die Brennkammer vor der Injektion des erfindungsgemäßen Siliconsystems mit einem Kern versehen, worauf das Siliconsystem in den Raum zwischen der Brennkammer und dem Kern eingespritzt wird.Subsequently, the combustion chamber before the injection of the silicone system according to the invention provided with a core, whereupon the silicone system in the space between the Combustion chamber and the core is injected.

Anschließend wird die Brennkammer in diesem Zustand an einem Deckel befestigt, der genau auf den Wänden des Kneters gleitet. Danach wird die Einspritzeinheit an eine Presse montiert und eingespritzt.Subsequently, the combustion chamber in this state attached to a lid that sits exactly on the walls of the Kneters glides. Thereafter, the injection unit to a Press mounted and injected.

Die Vernetzung des Siliconsystems erfolgt in zwei Stufen, wobei die erste Stufe während einiger 10 h bei Raumtemperatur und die zweite Stufe während 10 bis 20 h bei 60°C vorgenommen wird.The crosslinking of the silicone system takes place in two Stages, with the first stage during some 10 h at room temperature and the second stage for 10 to 20 h at 60 ° C is made.

Schließlich wird die Einheit entformt.Finally, the unit is demolded.

Der so hergestellte Siliconüberzug wird dann mit einer dünnen Schicht aus dem Polyisocyanat überzogen, bevor der Propergolblock in an sich bekannter Weise gegossen wird.The silicone coating thus prepared is then with a thin layer of the polyisocyanate coated, before the Propergolblock poured in a conventional manner becomes.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschleunigungstreibsatzes ist gekennzeichnet durchAn alternative method of making the Acceleration propellant according to the invention is marked by

• a) Gießen eines durch Addition vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems vor der Vernetzung in eine an die Brennkammerform angepaßte oder anpaßbare Form,a) casting an addition-crosslinking and with refractory fibers and refractory powdery Cloth-filled silicone system prior to crosslinking in an adapted or adaptable to the combustion chamber shape Shape,
• b) Vernetzung des Siliconsystems,b) crosslinking of the silicone system,
• c) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats,c) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate,
• d) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel und gegebenenfallsd) casting the composite Propergolblocks with a polybutadiene with hydroxyl end groups as a binder and optionally
• e) Einbringen des mit dem Siliconsystem ummantelten Propergolblocks in die zuvor mit einem üblichen Primer für Silicone überzogene Brennkammer.e) introduction of the coated with the silicone system Propergolblocks in the previously with a conventional primer silicone-coated combustion chamber.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. The invention will be described below with reference to exemplary embodiments explained.  

Beispiel 1example 1

Nach der oben angegebenen ersten Verfahrensweise wurde ein Hitzeschutzüberzug mit folgendem gefüllten Siliconsystem hergestellt:After the first procedure described above was a heat protection coating with the following filled silicone system manufactured:

Gewichtsteileparts by weight Siloxan-Grundmaterial für kaltmechanisierendes SiliciumsystemSiloxane base material for cold-mechanized silicon system 100100 Siliciumcarbidsilicon carbide 1919 Vernetzungsmittel des SiliconsystemsCrosslinking agent of the silicone system 1010 Kohlenstoffaserncarbon fibers 88th

Die Brennkammer wurde mit einem Hitzeschutzüberzug ausgekleidet, dessen Dicke über die gesamte Rohrlänge gleichmäßig 8 mm betrug.The combustion chamber was provided with a heat protection coating lined, whose thickness over the entire pipe length evenly 8 mm.

Die Ablationsfestigkeit wurde unter Simulation des Staustrahlbetriebs im Innern der Brennkammer unter folgenden Bedingungen gemessen:The ablation strength was calculated by simulation of the Staustrahlbetriebs inside the combustion chamber under measured under the following conditions:

• - Versorgung der Brennkammer mit Druckluft, wobei ein Lufterhitzer verwendet wurde, der eine Erhitzung der Luft auf 500°C und damit die Einstellung normaler Betriebsbedingungen im Bereich des Staustrahltriebwerks erlaubte, wie sie im Flug auftreten, und- Supply the combustion chamber with compressed air, with a Air heater was used, the heating of the Air at 500 ° C and thus the setting normal Operating conditions in the area of the ramjet engine allowed, as they occur in flight, and
• - Betrieb mit Propan.- Operation with propane.

Der Test wurde 180 s lang durchgeführt, wobei die Temperatur an der stromauf gelegenen Brennstelle 1400 K betrug.The test was carried out for 180 s with the Temperature at the upstream burner 1400 K was.

Während der Versuchsdauer wurde festgestellt, daß praktisch keine Rauchentwicklung auftrat.During the trial it was found that practically no smoke developed.

Nach dem Test ergab sich ferner durch visuelle Beobachtung, daß keinelei Durchbruchseffekte, Aufblähungen oder Deformationen auftraten.After the test was further revealed by visual Observation that noneelei breakthrough effects, bloating or deformations occurred.

Die Festigkeit des Rückstands der Oberflächenschicht und das Adhäsionsvermögen am darunterliegenden Material waren ferner sehr hoch.The strength of the residue of the surface layer and the adhesiveness to the underlying Material was also very high.

Beispiel 2Example 2

Ein wie in Beispiel 1 hergestelltes Siliconelastomer wurde 24 h mit einem organischen Polyisocyanat getränkt. Auf das so getränkte Material wurde anschließend eine Platte aus einem zusammengesetzten Propergol mit einem Polybutadien mit endständigen OH-Gruppen als Bindemittel gegossen, worauf polymerisiert wurde.A silicone elastomer prepared as in Example 1 was soaked for 24 h with an organic polyisocyanate. On the soaked material was then a plate of a composite Propergol with a polybutadiene having terminal OH groups as Binder poured, whereupon polymerized.

Nach 225 Tagen Alterung bei 20°C wurde die Verklebung im Scherversuch, Zugversuch sowie im Schälversuch gemessen.After 225 days of aging at 20 ° C, the bond was in a shear test, tensile test and peel test measured.

Mit den verschiedenen Haftungsvermittlern wurden folgende Ergebnisse erhalten:The following became with the different liability mediators Results obtained:

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Unter den gleichen Bedingungen, jedoch ohne vorheriges Tränken des Siliconmaterials mit einem Haftungsvermittler, wurde ein Vergleichsversuch durchgeführt, der folgende Ergebnisse lieferte:Under the same conditions, but without previous Impregnation of the silicone material with an adhesion promoter, was a comparative experiment performed, the following results provided:

Beispiel 3Example 3

Aus einem handelsüblichen gefüllten Siliconsystem folgender Zusammensetzung:From a commercially available filled silicone system following composition:

Gewichtsteileparts by weight Siloxan-GrundmaterialSiloxane base material 100100 Siliciumcarbidsilicon carbide 66 Vernetzungsmittel (4,2 SiH-Funktionen/kg)Crosslinking agent (4.2 SiH functions / kg) 1010 Kohlenstoffaserncarbon fibers 44

wurde ein Siliconelastomer hergestellt.a silicone elastomer was prepared.

Die Messungen an der Verklebung wurden in gleicher Weise wie oben durchgeführt und lieferten folgendes Ergebnis:The measurements on the bond were in the same Perform as above and provided the following Result:

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Zu Vergleichszwecken wurde aus einem anderen handelsüblichen gefüllten Siliconsystem der Zusammensetzung: For comparison purposes, it was made from another commercially available filled silicone system the composition:  

Gewichtsteileparts by weight Siloxan-GrundmaterialSiloxane base material 100100 Siliciumcarbidsilicon carbide 66 Vernetzungsmittel (1,5 SiH-Funktionen/kg)Crosslinking agent (1.5 SiH functions / kg) 1010 Kohlenstoffaserncarbon fibers 44

ein Siliconelastomer hergestellt.a silicone elastomer produced.

Die Untersuchung der Verklebung lieferte folgende Ergebnisse:The investigation of the bonding provided the following Results:

Claims (9)

1. Beschleunigungstreibsatz für Staustrahltriebwerke aus einem zusammengesetzten Propergolblock, der mit einem verbrennungsinhibierenden Überzug überzogen ist, der durch einen Haftungsvermittler am Propergolblock haftet und einerseits eine gute Bindung zwischen dem Propergolblock und den Brennkammerwänden gewährleistet und andererseits die Brennkammerwände gegen die heißen, von der Verbrennung der Gase des Flugtreibstoffs mit Luft nach dem Abbrennen des Beschleunigungstreibsatzes stammenden oxidierenden Verbrennungsgase schützt, erhältlich durch

• a) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in eine an die Brennkammerform angepaßte oder anpaßbare Form,
• b) Vernetzung des Siliconsystem zu einem Siliconelastomer,
• c) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler,
• d) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel und gegebenenfalls
• e) Einbringen des mit dem Siliconelastomer ummantelten Propergolblocks in die zuvor mit einem üblichen Primer für Silicone überzogene Brennkammer.

1. Acceleration propellant for ramjet engines of a composite Propergolblock which is coated with a combustion-inhibiting coating adhering to the Propergolblock by an adhesion promoter and on the one hand ensures a good bond between the Propergolblock and the combustion chamber walls and on the other hand, the combustion chamber walls against the hot, from the combustion of the gases of the jet fuel with oxidizing combustion gases derived from air after the acceleration of the propellant charge, obtainable by

• a) casting a silicone system crosslinking by addition of SiH functions to vinyl bonds and filled with refractory fibers and refractory powders, the crosslinking agent of which has at least 3 SiH functions / kg, before being crosslinked into a shape adapted or adaptable to the combustion mold,
• b) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• c) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter,
• d) casting the composite Propergolblocks with a polybutadiene having hydroxyl end groups as a binder and optionally
• e) introducing the coated with the silicone elastomer Propergolblocks in the previously coated with a conventional primer for silicone combustion chamber.

2. Beschleunigungstreibsatz für Staustrahltriebwerke aus einem zusammengesetzten Propergolblock, der mit einem verbrennungsinhibierenden Überzug überzogen ist, der durch einen Haftvermittler am Propergolblock haftet uund einerseits eine gute Bindung zwischen dem Propergolblock und den Brennkammerwänden gewährleistet und andererseits die Brennkammerwände gegen die heißen, von der Verbrennung der Gase des Flugtreibstoffs mit Luft nach dem Abbrennen des Beschleunigungstreibsatzes stammenden oxidierenden Verbrennungsgase schützt, erhältlich durch

• a) Überziehen der Brennkammerwände mit einem üblichen Primer für Silicone,
• b) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in die Brennkammer,
• c) Vernetzung des Siliconsystems zu einem Siliconelastomer,
• d) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler und
• e) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel.

2. Acceleration propellant for ramjet engines of a composite Propergolblock which is coated with a combustion-inhibiting coating adheres to the Propergolblock by a primer and on the one hand ensures a good bond between the Propergolblock and the combustion chamber walls and on the other hand, the combustion chamber walls against the hot, from the combustion of the gases of the jet fuel with oxidizing combustion gases derived from air after the acceleration of the propellant charge, obtainable by

• a) coating the combustion chamber walls with a conventional primer for silicones,
• b) casting a silicone system crosslinking by addition of SiH functions to vinyl bonds and filled with refractory fibers and refractory powdery substances, the crosslinking agent of which has at least 3 SiH functions / kg before being crosslinked into the combustion chamber,
• c) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• d) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter and
• e) casting the composite Propergolblocks with a polybutadiene hydroxyl end groups as a binder.

3. Beschleunigungstreibsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Kohlenstoffasern als feuerfeste Fasern.3. acceleration propellant according to claim 1 or 2, marked by Carbon fibers as refractory fibers. 4. Beschleunigungstreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Borcarbid oder Siliciumcarbid als pulverförmiges feuerfestes Material. 4. acceleration propellant according to one of claims 1 to 3, marked by Boron carbide or silicon carbide as powdered refractory Material.   5. Beschleunigungstreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, erhältlich unter Verwendung eines Vernetzungsmittels mit einem SiH-Gehalt von 5 SiH-Funktionen/kg.5. acceleration propellant according to one of claims 1 to 4, available using a crosslinking agent with SiH content of 5 SiH functions / kg. 6. Beschleunigungstreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, erhältlich unter Verwendung eines Polysiloxan-Grundmaterials mit Vinylendgruppen der allgemeinen Formel in der R, R′ und R′′ Methyl, Phenyl oder Vinyl bedeuten.An acceleration propellant according to any one of claims 1 to 5, obtainable using a polysiloxane base material having vinyl end groups of the general formula in which R, R 'and R "are methyl, phenyl or vinyl. 7. Beschleunigungstreibsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, erhältlich unter Verwendung von Dimeryldiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder Triphenylmethantriisocyanat als Polyisocyanat.7. acceleration propellant according to one of claims 1 to 6, available using dimeryl diisocyanate, isophorone diisocyanate or triphenylmethane triisocyanate as polyisocyanate. 8. Verfahren zur Herstellung des Beschleunigungstreibsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch

• a) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in eine an die Brennkammerform angepaßte oder anpaßbare Form,
• b) Vernetzung des Siliconsystems zu einem Siliconelastomer,
• c) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler,
• d) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel und gegebenenfalls
• e) Einbringen des mit dem Siliconelastomer ummantelten Propergolblocks in die zuvor mit einem üblichen Primer für Silicone überzogene Brennkammer.

8. A process for the preparation of the acceleration propellant according to one of claims 1 to 7, characterized by

• a) casting a silicone system crosslinking by addition of SiH functions to vinyl bonds and filled with refractory fibers and refractory powders, the crosslinking agent of which has at least 3 SiH functions / kg, before being crosslinked into a shape adapted or adaptable to the combustion mold,
• b) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• c) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter,
• d) casting the composite Propergolblocks with a polybutadiene having hydroxyl end groups as a binder and optionally
• e) introducing the coated with the silicone elastomer Propergolblocks in the previously coated with a conventional primer for silicone combustion chamber.

9. Verfahren zur Herstellung des Beschleunigungstreibsatzes nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch

• a) Überziehen der Brennkammerwände mit einem üblichen Primer für Silicone,
• b) Gießen eines durch Addition von SiH-Funktionen an Vinylbindungen vernetzenden und mit feuerfesten Fasern und feuerfesten pulverförmigen Stoffen gefüllten Siliconsystems, dessen Vernetzungsmittel mindestens 3 SiH-Funktionen/kg aufweist, vor der Vernetzung in die Brennkammer,
• c) Vernetzung des Siliconsystems zu einem Siliconelastomer,
• d) Imprägnieren der Innenfläche des Siliconelastomers mit einer dünnen Schicht eines organischen Polyisocyanats als Haftungsvermittler und
• e) Gießen des zusammengesetzten Propergolblocks mit einem Polybutadien mit Hydroxylendgruppen als Bindemittel.

9. A process for the preparation of the acceleration propellant according to one of claims 2 to 7, characterized by

• a) coating the combustion chamber walls with a conventional primer for silicones,
• b) casting a silicone system crosslinking by addition of SiH functions to vinyl bonds and filled with refractory fibers and refractory powdery substances, the crosslinking agent of which has at least 3 SiH functions / kg before being crosslinked into the combustion chamber,
• c) crosslinking of the silicone system to a silicone elastomer,
• d) impregnating the inner surface of the silicone elastomer with a thin layer of an organic polyisocyanate as adhesion promoter and
• e) casting the composite Propergolblocks with a polybutadiene hydroxyl end groups as a binder.