一种固化体系和含有该固化体系的固体推进剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固化体系和含有该固化体系的固体推进剂及制备方法，属于固体推进剂制备技术领域。该固化体系固化过程不受水分影响，可降低环境湿度和原材料水分对推进剂性能的影响，有利于提高推进剂的性能稳定性和可靠性；并且该固化体系还具有固化反应活性高、反应速率可控，与硝酸酯增塑剂等高能组分化学相容性好，力学性能优良等优点。

A curing system and solid propellant containing the curing system and its preparation method

The invention relates to a curing system, a solid propellant containing the curing system and a preparation method, belonging to the technical field of solid propellant preparation. The curing process of the curing system is not affected by moisture, which can reduce the influence of environmental humidity and moisture content of raw materials on the properties of propellants, and is conducive to improving the stability and reliability of propellants. The curing system also has the advantages of high curing activity, controllable reaction rate, good chemical compatibility with high energy components such as nitrate plasticizer, and excellent mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种固化体系和含有该固化体系的固体推进剂及制备方法
本专利技术涉及一种固化体系和含有该固化体系的固体推进剂及制备方法，属于固体推进剂制备

技术介绍
先进的固体推进剂技术是先进战略、战术导弹武器装备的核心关键技术，直接决定着导弹武器动力系统的性能水平。随着战场环境的复杂多变和战争形式的多样化，未来战争对武器系统高可靠性的要求不断升级，环境适应性更强、性能更加稳定可靠势必是未来推进剂技术发展的重要趋势。可以预期，摆脱环境条件因素对导弹武器制造、储存、使用等影响必将越来越受到重视。当前，HTPB、NEPE等复合固体推进剂均采用异氰酸酯作为固化剂，羟基与异氰酸酯反应具有进程温和，无小分子产生，形成的推进剂力学性能良好等优点。但是，异氰酸酯固化体系反应机理受水分影响，导致其应用也面临一些问题，首先，异氰酸酯固化剂易与水分反应产生二氧化碳气体，使推进剂产生气孔并影响工艺和力学性能；其次，水分影响推进剂的固化参数，导致不同环境湿度下生产的推进剂力学性能波动大，影响性能的稳定性和可靠性；对于关键原材料，尤其是粘合剂在使用前必须进行除水处理及检测，耗时耗资；另外，ADN与异氰酸酯固化剂化学相容性较差，限制了ADN的工程化应用。因此，设计出可适用于高能固体推进剂，反应机理不受水分影响的非异氰酸酯固化体系是非常实用的技术需求。国内外非异氰酸酯固化体系应用较为成熟的是丁羧推进剂，其反应原理主要是利用羧基的活泼氢与环氧或氮丙啶基团反应，该固化过程具有不受水分影响优点，但是推进剂的能量和力学性能较低，制约了推进剂的应用。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：于克服现有技术的上述不足，提供一种固化体系和含有该固化体系的固体推进剂及制备方法，该固体推进剂的固化反应机理不受水分影响，可降低环境温湿度和原材料水分对推进剂性能的影响，并且该固化体系还具有固化反应活性高、与硝酸酯增塑剂等高能组分化学相容性良好，力学性能优良等优点，能够满足先进战术武器对推进剂高可靠性、强环境适应性的技术需求。本专利技术的技术解决方案是：一种固化体系，该固化体系包括粘合剂、固化剂和固化催化剂；以固化体系的总质量为100％计算，固化体系中的各组分的质量百分含量为：粘合剂70％-96.6％固化剂3.2％-28.5％固化催化剂0.2％-1.5％所述的粘合剂为端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚PET，数均分子量为4000～10000；所述的固化剂为两官能度或多官能度的端环氧基的液态小分子环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂E54、双酚A型环氧树脂E51、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或两种以上的混合物；所述的固化催化剂为3，5-二异丙基水杨酸铬和三氟化硼乙醚络合物的混合物，以固化催化剂的质量为100％计算，三氟化硼乙醚络合物的质量百分含量为60％-90％，优选80％；3，5-二异丙基水杨酸铬是一种络合物，结构式如下：3，5-二异丙基水杨酸铬的制备方法，该方法的步骤包括：(1)配置三氧化铬和乙酸的混合溶液；(2)将无水甲醇加入到步骤(1)得到的混合溶液中，然后加热至60-65℃开始回流，回流至溶液变为深绿色；(3)将步骤(2)得到的溶液除去溶剂，得到乙酸铬粗品；(4)将步骤(3)得到的乙酸铬粗品采用无水甲醇进行洗涤，洗涤完成后过滤，滤液除去溶剂后干燥得到乙酸铬纯品；(5)将步骤(4)得到的乙酸铬纯品溶解在无水甲醇中；(6)在步骤(5)得到的溶液中加入3，5-二异丙基水杨酸，然后加热至60-65℃开始回流；(7)将步骤(6)得到的溶液除去溶剂，得到3，5-二异丙基水杨酸铬粗品；(8)将步骤(7)得到的3，5-二异丙基水杨酸铬粗品采用无水甲醇进行洗涤，洗涤完成后过滤，滤液除去溶剂后干燥得到3，5-二异丙基水杨酸铬粗品纯品；所述的步骤(1)中，混合溶液中三氧化铬与乙酸的质量比为1：1-3；所述的步骤(2)中，无水甲醇的质量为混合溶液的质量的15％-30％；所述的步骤(5)中，乙酸铬纯品与无水甲醇的质量比为1：3-4；所述的步骤(6)中，3，5-二异丙基水杨酸的质量为步骤(5)得到的溶液中乙酸铬纯品质量的2.5～3.0倍。包含上述固化体系的固体推进剂中还包括增塑剂、氧化剂、燃料、炸药和功能助剂，以固体推进剂的总质量为100％计算，固体推进剂中的各组分的质量百分含量为：粘合剂6％-15％固化剂0.5％-2.5％固化催化剂0.03％-0.1％增塑剂6％-20％氧化剂18％-35％燃料15％-20％炸药25％-45％功能助剂0.3％-1.0％所述的增塑剂为硝化甘油NG、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、三羟甲基丙烷三硝酸酯(TMETN)中的一种或两种以上的混合物；所述的氧化剂为高氯酸铵AP、硝酸铵AN、二硝酰胺铵ADN中的一种或两种以上的混合物；所述的燃料为铝粉Al；所述的炸药为奥克托金HMX、黑索金RDX中的一种或两种的混合物；所述的功能助剂包括键合剂和安定剂，其中键合剂为MAPO，安定剂为N-甲基-对硝基苯胺MNA。一种固体推进剂的制备方法，该方法的步骤包括：(1)将氧化剂、粘合剂、固化剂、固化催化剂、增塑剂、燃料、炸药和功能助剂在30-60℃进行混合，并搅拌均匀，得到混合物；(2)将步骤(1)得到的混合物浇注成型，得到浇注药柱；(3)将步骤(2)得到的浇注药柱进行固化，得到高能固体推进剂。所述的步骤(3)中，固化温度为40-50℃，固化时间为72-120h。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术的固体推进剂体系固化反应过程不受水分影响，可消除水分对推进剂固化及力学性能稳定性的影响，能够解决环境湿度和原材料水分对推进剂性能的影响，在环境绝对湿度大于14gH2O/kg干空气湿度下，装药环境无需进行除湿处理，大大提高了推进剂的环境适应性，且推进剂力学性能稳定，装药性能的稳定性；(2)本专利技术的固体推进剂中的固化体系与含能组分相容性好，安全性能可靠；PET粘合剂与常用含能组分硝酸酯、炸药等相容性良好；同时环氧树脂作为推进剂组分在丁羧推进剂中也得到了广泛应用，因此能够保证采用该固化体系的高能推进剂良好的安全性；另外，聚醚粘合剂的主链柔顺性能够保证推进剂具有良好的力学性能；(3)本专利技术的固体推进剂固化反应活性高，反应速率可控；本专利技术通过使用固化催化剂，在催化剂的作用下，羟基与环氧基团间固化反应速率较快，推进剂三天便可固化成型，且不存在后固化问题，降低了长时间硫化的成本花费，且固化温度40-50℃，与现有高能固体推进剂固化温度相当；(4)本专利技术的固体推进剂能够解决强吸湿性含能材料ADN、AN的工程化应用问题，常用异氰酸酯固化剂与ADN化学相容性较差，同时ADN吸水较强(AN容易吸水)，吸水后加强水与异氰酸酯副反应，导致ADN、AN推进剂的成药性较差。本专利技术固化体系与ADN相容性好，且反应不受水分影响，能够降低ADN、AN吸水对成药性的影响，对于推动无氯洁净含能材料的工程应用具有重要价值。(5)本专利技术提供的新型固化体系能够降低高能推进剂对水分的敏感性，满足新一代武器对推进剂高能量、强环境适应性、高可靠性的综合要求；本专利技术涉及的适用于高能固体推进剂的新型固化体系，属于固体推进剂
本专利技术提供的新型固化体系，包括：粘合剂是非晶态的端羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固化体系，其特征在于：该固化体系包括粘合剂、固化剂和固化催化剂；所述的粘合剂为PET；所述的固化剂为两官能度或多官能度的端环氧基的液态小分子环氧树脂。

【技术特征摘要】
1.一种固化体系，其特征在于：该固化体系包括粘合剂、固化剂和固化催化剂；所述的粘合剂为PET；所述的固化剂为两官能度或多官能度的端环氧基的液态小分子环氧树脂。2.根据权利要求1所述的一种固化体系，其特征在于：所述的固化催化剂为3，5-二异丙基水杨酸铬和三氟化硼乙醚络合物的混合物。3.根据权利要求1或2所述的一种固化体系，其特征在于：以固化体系的总质量为100％计算，固化体系中的各组分的质量百分含量为：粘合剂70％-96.6％固化剂3.2％-28.5％固化催化剂0.2％-1.5％。4.根据权利要求1所述的一种固化体系，其特征在于：所述的粘合剂的数均分子量为4000～10000；所述的固化剂为双酚A型环氧树脂E54、双酚A型环氧树脂E51、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种或两种以上的混合物；以固化催化剂的质量为100％计算，三氟化硼乙醚络合物的质量百分含量为60％-90％。5.根据权利要求4所述的一种固化体系，其特征在于：以固化催化剂的质量为100％计算，三氟化硼乙醚络合物的质量百分含量为80％。6.根据权利要求2所述的一种固化体系，其特征在于：3，5-二异丙基水杨酸铬的结构式如下：7.根据权利要求6所述的一种固化体系，其特征在于：3，5-二异丙基水杨酸铬的的制备方法，步骤为：(1)配置三氧化铬和乙酸的混合溶液；(2)将无水甲醇加入到步骤(1)得到的混合溶液中，然后加热至60-65℃开始回流，回流至溶液变为深绿色；(3)将步骤(2)得到的溶液除去溶剂，得到乙酸铬粗品；(4)将步骤(3)得到的乙酸铬粗品采用无水甲醇进行洗涤，洗涤完成后过滤，滤液除去溶剂后干燥得到乙酸铬纯品；(5)将步骤(4)得到的乙酸铬纯品溶解在无水甲醇中；(6)在步骤(5)得到的溶液中加入3，5-二异丙基水杨酸，然后加热至60-65℃开始回流；(7)将步骤(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，汪越，苏冬，尹欣梅，潘新洲，王小英，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