一种高强度电控固体推进剂制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度电控固体推进剂，该推进剂包含下列质量百分比含量的组份：粘合剂：10％～20％；主氧化剂：60％～80％；副氧化剂：5％～20％；交联剂：1％～2％；偶联剂：0.1～0.5％；燃料添加剂：1％～5％。其中粘合剂为水溶性聚乙烯醇PVA，主氧化剂为硝酸羟胺HAN，副氧化剂为硝酸铵AN或高氯酸铵AP中的一种或组合，交联剂为硼酸或硼砂中的一种或组合，偶联剂为硅烷偶联剂，燃料添加剂为环糊精、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮PVP或明胶中的一种或组合，本发明专利技术推进剂可以显著提高电控固体推进剂的常温抗拉强度，常温强度最高可以达到8MPa以上，适用于对推进剂常温强度有较高要求的姿、轨控用推进剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体推进剂
，涉及一种高强度电控固体推进剂，特别是涉及一种常温抗拉强度较高的电控固体推进剂，同时该推进剂依然能够实现多次点火与熄火。
技术介绍
电控固体推进剂是一类综合了液体和固体推进剂各自优点的新型固体推进剂，是未来固体推进剂发展的一个重要方向。它利用推进剂组分特有的电化学特性，在外加电场作用，实现推进剂的多次点火与熄火，通过调节外加电压大小来调节推进剂的燃烧速度。电控固体推进剂属于一类新型的固体推进剂，国内关于该方面的研究报道非常少，只有少量的美国专利和相关文献可以参考。关于推进剂的具体配方组成更是严格保密，相关性能研究也是少有报道。目前，推进剂的使用环境越来越苛刻,因此要求推进剂在较宽温度范围内具有较好的力学性能，尤其是某些特殊使命发动机要求推进剂具有较高的抗拉强度。目前电控固体推进剂的常温强度(拉速100mm/min)为2MPa左右，因此需要提高电控固体推进剂的抗拉强度来满足使用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高强度电控固体推进剂，该固体推进剂具有较高的强度，推进剂的常温强度(拉速100mm/min)最高可以达到8MPa以上，同时该推进剂依然能够实现多次点火与熄火。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种高强度电控固体推进剂，包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：10％～20％；主氧化剂：60％～80％；副氧化剂：5％～20％；交联剂：1％～2％；偶联剂：0.1％～0.5％；燃料添加剂：1％～5％；所述粘合剂为聚乙烯醇PVA；所述燃料添加剂为环糊精、海藻酸钠SA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、明胶Gel或甲基羟乙基纤维素MHEC中的一种或组合。在上述高强度电控固体推进剂中，所述聚乙烯醇PVA的聚合度DP在1700～2400之间，醇解度在88％-99％之间。在上述高强度电控固体推进剂中，所述主氧化剂为硝酸羟胺HAN。在上述高强度电控固体推进剂中，所述副氧化剂为硝酸铵AN或高氯酸铵AP中的一种或组合。在上述高强度电控固体推进剂中，所述交联剂为硼酸HB或硼砂NB中的一种或组合。在上述高强度电控固体推进剂中，所述燃料添加剂为环糊精β-CD与甲基羟乙基纤维素MHEC的组合，二者的质量比为1:2～2:1。在上述高强度电控固体推进剂中，所述燃料添加剂为甲基羟乙基纤维素MHEC与聚乙烯吡咯烷酮PVP的组合，二者的质量比为1:2～2:1。在上述高强度电控固体推进剂中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，具体为KH-550。在上述高强度电控固体推进剂中，所述固体推进剂中各组份的质量百分比含量如下：粘合剂：13％～15％；主氧化剂：70％～72％；副氧化剂：12～13％；交联剂：1％～2％；偶联剂：0.1％～0.5％；燃料添加剂：1％～2％。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)、本专利技术采用粘合剂为水溶性的聚乙烯醇(PVA)，聚合度在1700到2400之间，醇解度在88％-99％之间，可以通过改变不同规格聚乙烯醇的比例进行混合改性，可以改善粘合剂体系的粘度和结晶程度，从而有利于推进剂工艺性能和力学性能的提高；(2)、本专利技术同时采用特定成分的交联剂和偶联剂，通过它们之间的协同作用，增加推进剂的交联密度和各组分之间的结合力，使推进剂体系形成更加致密的交联网络，从而提高推进剂的强度；(3)、本专利技术采用多种具有良好水溶特性并且与聚乙烯醇具有良好相容性的有机化合物作为燃料添加剂，燃料添加剂的加入不仅可以支持推进剂燃烧，而且可以对粘合剂体系进行改性处理，通过分子间氢键等作用力进一步增强粘合剂体系组分之间的相互作用力，形成更加致密的网络结构，从而提高推进剂的力学性能和强度；(4)、本专利技术通过大量试验对燃料添加剂的组份和含量进行优选，同时给出了最佳的燃料添加剂的组成和配比，使得推进剂的强度达到最优，推进剂的常温强度(拉速100mm/min)最高可以达到8MPa以上；(5)、本专利技术采用较高浓度的混合氧化剂溶液，使得推进剂体系具有较低的水含量，不仅有利于推进剂的稳定储存，而且有利于提高推进剂的能量性能和力学性能。(6)、本专利技术推进剂可以显著提高电控固体推进剂的常温抗拉强度，常温强度最高可以达到8MPa以上，适用于对推进剂常温强度有较高要求的姿、轨控用推进剂，可实现多次点火与熄火，通过调节外加电压大小来调节推进剂的燃烧速度。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术在硝酸羟胺HAN溶液中，加入副氧化剂硝酸铵AN或高氯酸铵AP中的一种和混合物，形成混合氧化剂水溶液，在真空环境下，对混合溶液进行浓缩处理，制备得到高浓度(80％-90％)混合氧化剂溶液；然后往水溶液中加入粘合剂聚乙烯醇，并根据配方需求加入交联剂、偶联剂和燃料添加剂，加热搅拌溶解；将药浆倒入模具中，在-40℃低温冷冻固化，反复冷冻-解冻3次以上，固化成型，即可制得高强度电控固体推进剂。实施例1推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：6.5MPa，推进剂密度：1.52g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例2推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：6.2MPa，推进剂密度：1.54g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例3推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：6.7MPa，推进剂密度：1.53g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例4推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：7.0MPa，推进剂密度：1.53g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例5推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：7.7MPa，推进剂密度：1.57g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例6推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：7.5MPa，推进剂密度：1.53g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例7推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：8.0MPa，推进剂密度：1.55g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。实施例8推进剂组成：推进剂25℃最大抗拉强度：8.1MPa，推进剂密度：1.56g/cm3，安全性能满足危险等级1.3级要求。以上所述的配方仅为本专利技术所列举出来的具体实施方式，均可以采用本专利技术所提供的制备方法得到均匀性良好的电控固体推进剂药柱。但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度电控固体推进剂，其特征在于：包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：10％～20％；主氧化剂：60％～80％；副氧化剂：5％～20％；交联剂：1％～2％；偶联剂：0.1％～0.5％；燃料添加剂：1％～5％；所述粘合剂为聚乙烯醇PVA；所述燃料添加剂为环糊精、海藻酸钠SA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、明胶Gel或甲基羟乙基纤维素MHEC中的一种或组合。

【技术特征摘要】
1.一种高强度电控固体推进剂，其特征在于：包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：10％～20％；主氧化剂：60％～80％；副氧化剂：5％～20％；交联剂：1％～2％；偶联剂：0.1％～0.5％；燃料添加剂：1％～5％；所述粘合剂为聚乙烯醇PVA；所述燃料添加剂为环糊精、海藻酸钠SA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、明胶Gel或甲基羟乙基纤维素MHEC中的一种或组合。2.根据权利要求1所述的一种高强度电控固体推进剂，其特征在于：所述聚乙烯醇PVA的聚合度DP在1700～2400之间，醇解度在88％-99％之间。3.根据权利要求1所述的一种高强度电控固体推进剂，其特征在于：所述主氧化剂为硝酸羟胺HAN。4.根据权利要求1所述的一种高强度电控固体推进剂，其特征在于：所述副氧化剂为硝酸铵AN或高氯酸铵AP中的一种或组合。5.根据权利要求1所述的一种高强度电控固...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄印，陈宗山，王拯，程红波，陶博文，庞爱民，李洪旭，武卓，李尚文，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42