一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂制造技术

本发明专利技术涉及一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，包括下列组份（质量百分比含量%）：粘合剂：环氧乙烷‑四氢呋喃共聚醚PET，15%～35%；增塑剂：4％～12％；主氧化剂：40％～65％；副氧化剂：0％～40％；固化剂：异氰酸酯类化合物，1%～2%；力学性能调节剂：0.2％～0.7％；燃烧性能调节剂：0.5％～1.0％；功能助剂：0.5%～0.8%，本发明专利技术燃气发生剂具有高延伸率、高模量、高能量、燃温低、残渣低等优点，推进剂25℃初始模量（E）≥3.0MPa、伸长率（εm）≥100%，70℃伸长率（εm）≥50%，‑40℃伸长率（εm）≥200%，远高于传统燃气发生剂配方性能水平，特别适用于对弹药力学、能量、燃温和残渣有较高要求的、以燃气发生剂为动力源的辅助动力装置。

Polyether hydrocarbon generating agent with high elongation and high modulus

The invention relates to a high elongation and high modulus polyether gas generating agent, comprising the following components (wt%): binder: ethylene oxide tetrahydrofuran copolyether PET, 15% ~ 35%; plasticizer: 4% ~ 12%; the main oxidant: 40% ~ 65%; vice oxidant: 0% ~ 40%; curing agent: isocyanate compounds, 1% to 2%; the mechanical properties of regulator: 0.2% ~ 0.7%; combustion performance regulator: 0.5% ~ 1%; functional additives: 0.5% ~ 0.8%, the gas generating agent has high elongation, high modulus, high energy, low burning temperature, low residue, 25 DEG C, the initial modulus of propellant (E = 3.0MPa) and elongation (e m) = 100%, elongation 70 C (m) = 50%, C 40 elongation (e m) is more than 200%, far higher than the traditional gas generating composition performance level, especially suitable for ammunition Auxiliary power unit with high requirement of mechanics, energy, combustion and residue, and gas generating agent as power source.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，特别是涉及一种力学性能优良，具有较高延伸率和模量的聚醚燃气发生剂，属于固体推进剂

技术介绍
固体燃气发生剂是一类特种推进剂，广泛用于航空航天和导弹系统的辅助动力装置中。以固体燃气发生剂为能源的辅助动力装置，诸如动能拦截器、推力矢量控制伺服系统等，除了要求燃气发生剂具有较高的能量外，还要求其具有低燃温、低残渣、力学性能优良等特点。传统的双基药经过几十年的发展技术比较成熟，在以燃气发生剂为动力源的辅助动力装置领域具有广泛应用，但双基药的力学性能较差，无法满足苛刻环境条件下使用要求。随着粘合剂技术发展及拓展应用，烯烃类、聚酯类和聚醚类等粘合剂逐渐在燃气发生剂配方中得到了应用，聚醚型燃气发生剂具有残渣低和燃温低等优点，能够满足先进燃气发生器系统的特殊要求。但是，随着导弹武器系统发展，导弹突防能力和机动性的不断增强，使用环境越来越苛刻，使导弹系统面临的飞行过载越来越大，发动机结构完整性面临严峻考验，其辅助动力装置同样面临结构失效的危险，为了防止药柱在高过载、高速冲击等情况下发生结构完整性失效，燃气发生剂必须具备良好的力学性能，以抵抗冲击形变。较高的延伸率和模量可以提高推进剂抵抗形变的能力和韧性，也利于推进剂的长期贮存使用。现有的燃气发生剂配方普遍关注燃温、能量和燃烧性能，但力学性能较差，推进剂往往具有较高的模量，但伸长率较低，药柱较硬、较脆，极易造成药柱结构破坏。所以有必要研制出高延伸率、高模量型燃气发生剂配方，以满足先进燃气发生器的使用要求。
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，提供一种一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，该推进剂具有高延伸率、高模量、高能量、燃温低和残渣低等特点，已在某轻型动能拦截装置中得到了推广应用，取得了很好的效果。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：一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：15％～35％；增塑剂：4％～12％；主氧化剂：40％～65％；副氧化剂：0％～40％；固化剂：1％～2％；力学性能调节剂：0.2％～0.7％；燃烧性能调节剂：0.5％～1.0％；功能助剂：0.5％～0.8％；所述粘合剂为端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚PET；所述增塑剂为硝化甘油NG、1,2,4-丁三醇三硝酸酯BTTN、二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN或三羟甲基丙烷三硝酸酯TMETN中的一种或组合。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，粘合剂端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚PET的数均分子量为1000～11000。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述主氧化剂为高氯酸铵AP。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述副氧化剂为硝酸铵AN或相稳定型硝酸铵PSAN。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI或多官能度异氰酸酯N-100中的一种或组合。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述力学性能调节剂为醇胺与三氟化硼络合物T313和三-1-(2-甲基氮丙啶)氧化膦MAPO的组合，其中T313占力学性能调节剂总质量的质量百分比含量为45％～55％，MAPO占力学性能调节剂总质量的质量百分比含量为55％～45％。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述T313占力学性能调节剂总质量的质量百分比含量为50％～60％；MAPO占力学性能调节剂总质量的质量百分比含量为40％～50％。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述燃烧性能调节剂为三氧化二铁Fe2O3、氧化铜CuO、三氧化二铝Al2O3、三氧化二镍Ni2O3中的一种或组合。在上述高延伸率高模量聚醚燃气发生剂中，所述功能助剂包括固化催化剂和安定剂，其中固化催化剂为三苯基铋TPB，安定剂为N-甲基-对硝基苯胺MNA和2-二硝基二苯胺2-NDPA的组合。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)、本专利技术推进剂与普通燃气发生剂配方相比力学性能优良，克服了普通燃气发生剂配方强度和模量高、伸长率低的缺点，创新性的设计出了兼具高延伸率和高模量特点的燃气发生剂配方，该配方具有抵抗形变能力强、韧性好、低温性能优良等优点；25℃：E≥3.0MPa、εm≥100％，70℃：εm≥50％；-40℃：εm≥200％，远高于传统燃气发生剂配方性能水平；(2)、本专利技术推进剂采用硝酸酯增塑的环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚作为粘合剂，此种类型的粘合剂醚键较多，链段柔顺性好力学性能优良，同时与含能增塑剂相容性好，添加含能增塑剂不但可以提高推进剂的能量，还能有效改善推进剂的点火燃烧特性，使推进剂具有较高的燃烧效率，兼具能量高、残渣低等优点，标准理论比冲≥1950N.s/kg，残渣含量≤2.5％；(3)、本专利技术推进剂不添加降温剂和金属燃料，具有燃烧充分、成气性好、羽烟信号特征低等优点，同时还具有较低的燃温，6.86MPa下燃烧温度<1800K；(4)、本专利技术推进剂具有较好的内弹道性能，并且在较宽的工作压强范围内可以实现稳定燃烧，3-9MPa范围内压强指数小于0.3，可以满足高过载、应用环境条件苛刻的先进燃气发生器使用要求，已在某轻型动能拦截装置的姿轨控系统中得到了应用，取得了很好的效果，并具有一定的推广应用价值；(5)、本专利技术采用醇胺与三氟化硼络合物T313和三-1-(2-甲基氮丙啶)氧化膦MAPO的组合力学性能调节剂，并通过大量试验给出了二者的最佳配比，使得本专利技术粘合剂体系的燃气发生剂具有更加优异的力学性能，兼具了高延伸率、高模量和高能量的特点。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：实施例1(1)推进剂组成(质量百分比％)其中上述功能助剂包括：(2)推进剂性能力学性能：25℃：εm＝110.3％，E＝5.8MPa，σm＝0.92MPa；70℃：εm＝52.3％，-40℃：εm＝350％残渣含量：2.0％实测燃温：1645K燃烧性能：r(6.86MPa)＝8.3mm/s，n＝0.28(3-9MPa)理论比冲：1995.5N.s/kg实施例2(1)推进剂组成(质量百分比％)其中上述功能助剂包括：(2)推进剂性能力学性能：25℃：εm＝150.3％，E＝4.7MPa，σm＝0.83MPa；70℃：εm＝65.5％；-40℃：εm＝410％残渣含量：2.3％实测燃温：1615K燃烧性能：r(6.86MPa)＝7.5mm/s，n＝0.23(3-9MPa)理论比冲：1984.7N.s/kg实施例3(1)推进剂组成：其中上述功能助剂包括：(2)推进剂性能力学性能：25℃：εm＝226.3％，E＝3.0MPa，σm＝0.65MPa；70℃：εm＝101.5％；-40℃：εm＝430％残渣含量：2.4％实测燃温：1586K燃烧性能：r(6.86MPa)＝7.1mm/s，n＝0.27(3-9MPa)理论比冲：1978.6N.s/kg实施例4(1)推进剂组成：其中上述功能助剂包括：(2)推进剂性能力学性能：25℃：εm＝185.2％，E＝5.0MPa，σm＝0.77MPa；70℃：εm＝61.4％；-40℃：εm＝360％残渣含量：1.6％实测燃温：1736K燃烧性能：r(6.86MPa)＝8.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：15％～35％；增塑剂：4％～12％；主氧化剂：40％～65％；副氧化剂：0％～40％；固化剂：1％～2％；力学性能调节剂：0.2％～0.7％；燃烧性能调节剂：0.5％～1.0％；功能助剂：0.5％～0.8％；所述粘合剂为端羟基环氧乙烷‑四氢呋喃共聚醚PET；所述增塑剂为硝化甘油NG、1,2,4‑丁三醇三硝酸酯BTTN、二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN或三羟甲基丙烷三硝酸酯TMETN中的一种或组合。

【技术特征摘要】
1.一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：15％～35％；增塑剂：4％～12％；主氧化剂：40％～65％；副氧化剂：0％～40％；固化剂：1％～2％；力学性能调节剂：0.2％～0.7％；燃烧性能调节剂：0.5％～1.0％；功能助剂：0.5％～0.8％；所述粘合剂为端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚PET；所述增塑剂为硝化甘油NG、1,2,4-丁三醇三硝酸酯BTTN、二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN或三羟甲基丙烷三硝酸酯TMETN中的一种或组合。2.根据权利要求1所述的一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：所述粘合剂端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚PET的数均分子量为1000～11000。3.根据权利要求1所述的一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：所述主氧化剂为高氯酸铵AP。4.根据权利要求1所述的一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：所述副氧化剂为硝酸铵AN或相稳定型硝酸铵PSAN。5.根据权利要求1所述的一种高延伸率高模量聚醚燃气发生剂，其特征在于：所述固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI、异...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，潘新洲，汪越，尹欣梅，王小英，张林，唐泉，
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