一种推进剂制造技术

本发明专利技术公开了一种推进剂，包括按重量份计的以下组分：氧化剂69‑70份、金属粉18‑19份、粘合剂8.0‑8.3份、增塑剂3份、燃速催化剂0.7‑1.0份、工艺助剂0.2份和键合剂0.05~0.1份；所述粘合剂由端羟基聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、防老剂H、三（2‑甲基‑1‑氮丙啶）氧化磷组成。本发明专利技术通过采用新型燃速催化剂，价格低廉，催化效率高，降低了配方原材料成本；为原催化剂成本的1/2。且制备的推进剂通过调节粘合剂体系的组分配比，达到高强度（≥1.3MPa）效果，适用于重型运载火箭分块装药。另外，制备的推进剂性能稳定，工艺性能好，市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种推进剂
本专利技术属于复合固体推进剂制造
，具体涉及一种推进剂。
技术介绍
商业卫星、太空旅游等民用航天市场的不断发展，特别是微纳米卫星技术的进步，使得低轨道太空日趋拥挤，太空垃圾不断增加，使得低轨道太空资源日趋匮乏。无论是太空军事战略优势的争夺，还是民用航天市场激烈的商业竞争，高轨道太空资源的争夺日益提上议程。高轨道太空资源的争夺归根结底是各国重型运载能力的博弈。固体火箭发动机具有推力大、结构简单、制造成本低、响应速度快等特点，无论是面对战时紧急状态，还是和平时期快速变化的市场环境，较液体火箭发动机更具优势。传统的复合固体推进剂现装药工艺：配料-混合机捏合-真空浇注-高温固化成型，一般固化7～10天。但对于重型运载火箭来说，装药量高达上百吨，如按照传统模式，药浆浇注过程中，底层先浇注的药浆可能已经固化，产品质量无法保证。国内外重型运载火箭装药多采用分段装药、多级对接等方式。分段装药虽能降低劳动强度和设备持续使用率，但每次分段装药均是带药操作，存在一定的安全风险。多级对接虽能使总体推力达到预期要求，但每级发动机壳体及绝热层等消极质量增加，也不利于重型运载火箭的生产。针对重型运载火箭，国内提出了“分块装药、组合粘结”的装药思路，将重型运载火箭的装药分成若干个独立药柱，再将这些药柱组合粘结，最后形成完整的装药燃烧室，满足重型运载火箭的推力要求。根据这一设计思路，分块药块必须具有足够的强度，以保证粘结过程中，不被压裂、拉裂，而且未避免粘结尺寸偏差，每个药块的尺寸控制也较为严格，需要一种高强度的复合固体推进剂。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种推进剂，使其满足重型运载火箭装药量大的要求。本专利技术所采取的技术方案是，一种推进剂，包括按重量份计的以下组分：氧化剂69-70份、金属粉18-19份、粘合剂8.0-8.3份、增塑剂3份、燃速催化剂0.7-1.0份、工艺助剂0.2份和键合剂0.05～0.1份；所述粘合剂由端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、防老剂H(FH)、三(2-甲基-1-氮丙啶)氧化磷(MAPO)组成，进一步地，所述氧化剂为高氯酸铵(AP)；金属粉为金属铝粉(Al)。所述燃速催化剂为奥托辛(Fe-C)，由中国科学院上海有机化学研究所提供，其内部代码为FC-1601该产品已申请专利，申请号为201818001444.6。进一步地，所述高氯酸铵为Ⅰ型、Ⅲ型和自制，自制即为粉碎后的超细高氯酸铵，粒度≤10μm；具体三者之间的比例根据推进剂的性能要求进行调整。铝粉为FLQT2型。进一步地，所述粘合剂中端羟基聚丁二烯和甲苯二异氰酸酯为7.75～8.10份、防老剂H为0.10份、三(2-甲基-1-氮丙啶)氧化磷为0.10～0.15份。进一步地，所述端羟基聚丁二烯为Ⅲ型，甲苯二异氰酸酯为Ⅱ型。进一步地，所述增塑剂为癸二酸二异辛酯(DOS)，工艺助剂为硬脂酸甲酯(YZSZ)，键合剂为醇胺类LBA-303，是一种性能优异、价格低廉的键合剂。本专利技术还涉及制备所述推进剂的方法，包括以下步骤：1)将端羟基聚丁二烯、三(2-甲基-1-氮丙啶)氧化磷、工艺助剂、键合剂和燃速催化剂进行预混；2)加入部分增塑剂混匀，然后加入防老剂H及金属粉混匀，再依次加入部分氧化剂混匀、剩余增塑剂混匀、剩余氧化剂混匀；最后加入甲苯二异氰酸酯混匀得到稀浆料，浇注到模具中成型，固化后即得推进剂药块。进一步地，步骤1)预混是的温度为50±2℃，混合时间为20-40min。进一步地，步骤2)中混合的温度为50±2℃，加入增塑剂后的混合时间为10-20min，加入氧化剂后的混合时间为30-60min，加入防老剂H及金属粉后混合的时间为20-30min，加入甲苯二异氰酸酯后的混合时间为25-40min。进一步地，浇注时真空条件，温度为50±2℃，固化温度为50±2℃，时间为6-10天。推进剂配方中，选用端羟基聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、防老剂H、三(2-甲基-1-氮丙啶)氧化磷的组合，形成复合固体推进剂固化交联网络体系。通过增塑剂改善药浆工艺性能。采用的氧化剂为高氯酸铵，工艺成熟，供货渠道稳定。燃速催化剂奥托辛与卡托辛效果相当，但价格便宜。工艺助剂可以降低粘合剂分子间作用力，提升粘合剂的运动能力，增加固相、液相的浸润效果。键合剂增强氧化剂与粘合剂体系的界面作用力，提升推进剂的力学性能。推进剂配方中，HTPB选用Ⅲ型，具有较低的粘度，且羟值高，易于达到高强度，力学性能较Ⅳ型稳定。TDI选用Ⅱ型，凝固点高，不需要保温，有利于制药工艺。DOS是推进剂常用的增塑剂，可有效降低HTPB的粘度，易于混合均匀。Al粒度采用FLQT2型，燃烧性能稳定，且利于分散。Fe-C是燃速催化效率高且价格廉价的新型燃速催化剂。制备过程中，1)由于MAPO、YZSZ、LBA-303、Fe-C用量较少，为保证均匀性，先将几种材料与HTPB混和均匀，保证性能稳定性。2)加2/3DOS是为了降低粘合剂体系的粘度，有利于后续添加固体填料，降低混合机扭矩。3)分批次加入部分AP，多次捏合，保证混合均匀性。4)药浆较干时，加入剩余DOS，避免混合机扭矩过大，降低安全风险。本专利技术通过采用新型燃速催化剂，价格低廉，催化效率高，降低了配方原材料成本；为原催化剂成本的1/2。且制备的推进剂通过调节粘合剂体系的组分配比，达到高强度(≥1.3MPa)效果，适用于重型运载火箭分块装药。另外，制备的推进剂性能稳定，工艺性能好，市场前景广阔。附图说明图1是推进剂的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1-4中的推进剂配方具体见下表1。表1具体制备工艺流程图1所示。某XX-67/S001～006药块采用上表1中的配方装药，药柱结构完整性好，内部无缺陷，常温抗拉强度≥1.3MPa，密度、燃速等均满足要求。具体性能见下表：表2上述的实施例仅为本专利技术的优选技术方案，而不应视为对于本专利技术的限制，本专利技术的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也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】
1.一种推进剂，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：氧化剂69‑70份、金属粉18‑19份、粘合剂8.0‑8.3份、增塑剂3份、燃速催化剂0.7‑1.0份、工艺助剂0.2份和键合剂0.05~0.1份；所述粘合剂由端羟基聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、防老剂H、三（2‑甲基‑1‑氮丙啶）氧化磷组成。

【技术特征摘要】
1.一种推进剂，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：氧化剂69-70份、金属粉18-19份、粘合剂8.0-8.3份、增塑剂3份、燃速催化剂0.7-1.0份、工艺助剂0.2份和键合剂0.05~0.1份；所述粘合剂由端羟基聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、防老剂H、三（2-甲基-1-氮丙啶）氧化磷组成。2.根据权利要求1所述的推进剂，其特征在于：所述氧化剂为高氯酸铵；金属粉为金属铝粉。3.根据权利要求2所述的推进剂，其特征在于：所述高氯酸铵为Ⅰ型、Ⅲ型和自制，其中，自制高氯酸铵粒度≤10μm；铝粉为FLQT2型。4.根据权利要求1所述的推进剂，其特征在于：所述粘合剂中端羟基聚丁二烯和甲苯二异氰酸酯为7.75~8.10份、防老剂H为0.10份、三（2-甲基-1-氮丙啶）氧化磷为0.10~0.15份。5.根据权利要求4所述的推进剂，其特征在于：所述端羟基聚丁二烯为Ⅲ型，甲苯二异氰酸酯为Ⅱ型。6.根据权利要求1所述的推进剂，其特征在于：所述增塑剂为癸二酸二异辛酯，工艺助剂为硬脂酸甲酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽娜，刘美珍，魏彬，段军鸿，牛草坪，胡晓亮，王晓倩，
申请(专利权)人：湖北三江航天江河化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42