一种可回收可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法技术

本发明专利技术公开了一种可回收可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法，属于复合固体推进剂技术领域。本发明专利技术推进剂包含如下质量百分比的组分：氧化剂：60.2％～72％；金属燃料：16％～19％；可降解粘合剂：8％～10％；改性六次甲基多异氰酸酯：0.3～0.8％；增塑剂：3％～6％；助剂：0％～2％。本发明专利技术可回收可降解复合固体推进剂制备方法可以是常规立式混合或声共振混合。本发明专利技术推进剂在常规储存过程中，能够保持自身性能稳定，在需要销毁时，可经过酸/碱溶液等方式对交联网络进行水解，使推进剂交联网络快速解体，显著降低废弃推进剂的处理危险性，减少环境污染。减少环境污染。减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种可回收可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法


[0001]本专利技术涉及一种可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法，属于复合固体推进剂制备


技术介绍

[0002]固体火箭发动机是导弹武器动力系统的重要组成部分，发动机中装填的固体推进剂在导弹总质量中的占比达到80％～90％，是一种以高分子聚氨酯为基底并填充氧化剂、高能炸药化合物、燃料等固体填料的聚合物基复合含能材料，其中高危险性和有毒有害物质的含量可达90％以上。与其它聚合物基复合材料一样，固体推进剂也具有一定的使用寿命，服役期满退役和生产过程中产生的报废品等废弃的固体推进剂作为危险品，必须及时进行销毁处理。研究表明，即使退役的固体推进剂也具有一定的结构完整性，从微细观结构来看，其中的填料颗粒均匀分散在粘合剂交联网络中，被粘合剂网络层紧密包裹，二者之间的界面具有优异的粘接强度，同时粘合剂网络层自身也具有高的抗拉强度。因此，如何有效的破坏推进剂的粘合剂网络层并将高度敏感的固体填料剥离开来是固体推进剂安全销毁的关键问题之一。
[0003]传统的固体推进剂处理方法为水切割、露天焚烧等粗放式手段，容易造成安全事故，资源浪费，同时污染大气、土壤和水体环境。针对这些问题，研究人员提出了物理化学处理法，该方法利用降解液溶胀、化学反应等作用首先对固体填料和粘合剂网络之间的界面进行溶胀剥离，然后通过降解液与交联点间的断键反应实现粘合剂网络的解体，最终达到粘合剂的分离和固体填料的回收目的。物理化学法虽然减少了对推进剂的机械刺激，但是受限于固体推进剂易燃易爆的特点，不能采用常规的在高温高压、浓酸浓碱条件下打开氨基甲酸酯键的聚氨酯降解途径，只能采用常温常压、稀酸稀碱等温和的降解条件，这势必造成粘合剂聚氨酯网络反应速率的大幅降低。最终，降解液仅能与推进剂外层的粘合剂网络发生反应，将其中少量的脲键与氨基甲酸酯键切断，形成溶胀状态的粘合剂网络阻隔层，难以逐步渗透到推进剂的内部，不能实现固体推进剂整体的快速降解。
[0004]因此，如何进一步在安全的前提下提升降解液与粘合剂聚氨酯网络之间的反应效率，促进网络的快速解体，仍是今后固体推进剂安全销毁研究的重要方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种可回收可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法，属于复合固体推进剂
本专利技术推进剂包含如下质量百分比的组分：氧化剂：60.2％～72％；金属燃料：16％～19％；可降解粘合剂：8％～10％；增塑剂：3％～6％；助剂：0％～2％。本专利技术可回收可降解复合固体推进剂制备方法可以是常规立式混合或声共振混合。本专利技术推进剂在常规储存过程中，能够保持自身性能稳定，在需要销毁时，可经过酸/碱溶液等方式对交联网络进行水解，使推进剂交联网络快速解体，显著降低废弃推进剂的处理危险性，减少环境污染。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种可回收可降解复合固体推进剂，以各组分的质量百分比含量之和为100％计算，各组分的质量百分比含量如下：
[0008][0009]所述可降解粘合剂为端羟基聚己内酯。
[0010]进一步的，所述端羟基聚己内酯数均分子量为1000～4000，官能度为3～5。
[0011]进一步的，所述氧化剂为高氯酸铵，黑索今RDX，奥克托今HMX或六硝基六氮杂异戊兹烷CL
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20中的一种或一种以上的混合物。
[0012]进一步的，所述金属燃料为球形铝粉，球形铝镁合金或球形铝锂合金中的一种或一种以上的混合物。
[0013]进一步的，所述增塑剂为癸二酸二辛酯或液体聚丁二烯中的一种或一种以上的混合物。
[0014]进一步的，所述助剂为三氧化铁，辛基二茂铁，氟化锂或草酸铵中的一种或一种以上的混合物。
[0015]上述一种可回收可降解复合固体推进剂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]S1.1采用立式混合机将金属燃料、可降解粘合剂、增塑剂、助剂、氧化剂和改性六次甲基多异氰酸酯N100进行混合，得到均一浆料；
[0017]S1.2将浆料进行真空贴壁浇注，得到固体推进剂；
[0018]或包括以下步骤：
[0019]S2.1在声共振混合机中对可降解粘合剂进行加热；
[0020]S2.2将增塑剂、金属燃料、助剂、氧化剂和改性六次甲基多异氰酸酯N100依次加入可降解粘合剂中，在加热条件下进行声共振混合，得到均一料浆；
[0021]S2.3将料浆进行浇注，静置成型，得到固体推进剂。
[0022]进一步的，上述一种可回收可降解复合固体推进剂的制备方法中，所述步骤S2.1和S2.2中，加热温度为65～75℃；
[0023]所述步骤S2.2中，混合时间为30～150min。
[0024]上述一种可回收可降解复合固体推进剂的降解方法，每kg固体推进剂方坯完全降解的条件为：
[0025]采用酸性溶液，在室温至70℃的温度下降解1天～25天；或，采用碱性溶液，在室温至70℃的温度下降解1天～30天。
[0026]进一步的，上述一种可回收可降解复合固体推进剂的降解方法中所述酸性溶液为
甲酸，乙酸，丙烯酸，盐酸或醋酸中的一种或一种以上混合物的水溶液；
[0027]所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或一种以上混合物的水溶液。
[0028]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0029](1)本专利技术可降解复合固体推进剂中，采用端羟基聚己内酯作为降解粘合剂，与传统推进剂所用的粘合剂不同，聚己内酯分子链中的酯键容易水解，这为推进剂降解奠定了化学基础；
[0030](2)通过将端羟基聚己内酯数均分子量控制在1000～4000，将羟基官能度控制在3～5，可以得到贮存稳定，且具有具备良好的力学性能、燃烧性能和能量性能的固体推进剂；
[0031](3)本专利技术可降解复合固体推进剂可通过立式混合或声共振混合模式进行生产，其生产工序与传统推进剂生产工序相同，只需将混合温度设定在60～70℃之间，而无需额外增加新硬件设备；
[0032](4)本专利技术可通过调节可降解粘合剂分子量以及可降解粘合剂和增塑剂比例来实现药浆粘度调节，有利于改善端羟基聚己内脂与固体填料形成氢键而引起药浆粘度升高的现象，可在较宽范围内实现固体推进剂药浆出料速度与精度的控制，有利于灵活生产；
[0033](5)本专利技术通过控制可降解粘合剂的分子量，并提高其羟基官能度，可以明显提升推进剂的交联密度，可根据储存寿命需求灵活调整，避免推进剂在储存过程中自然降解，便于可降解推进剂的推广应用；
[0034](6)本专利技术可降解粘合剂在酸/碱性溶液条件下，可快速有效降解，使用此类推进剂装药的固体火箭发动机在服役期满后，可以在不超过70℃条件下，通过复配的酸或碱溶液实现快速降解，在确保安全的情况下提升固体发动机的销毁效率，著降低废弃推进剂处理危险性，减少环境污染。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，以各组分的质量百分比含量之和为100％计算，各组分的质量百分比含量如下：所述可降解粘合剂为端羟基聚己内酯。2.根据权利要求1所述的一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，所述端羟基聚己内酯数均分子量为1000～4000，官能度为3～5。3.根据权利要求1所述的一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，所述氧化剂为高氯酸铵，黑索今RDX，奥克托今HMX或六硝基六氮杂异戊兹烷CL
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20中的一种或一种以上的混合物。4.根据权利要求1所述的一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，所述金属燃料为球形铝粉，球形铝镁合金或球形铝锂合金中的一种或一种以上的混合物。5.根据权利要求1所述的一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，所述增塑剂为癸二酸二辛酯或液体聚丁二烯中的一种或一种以上的混合物。6.根据权利要求1所述的一种可回收可降解复合固体推进剂，其特征在于，所述助剂为三氧化铁，辛基二茂铁，氟化锂或草酸铵中的一种或一种以上的混合物。7.根据权利要求1
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6任一项所述的一种可回收可降解复合固体推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.1采用立式混合机将金属燃料、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世曦，周重洋，陈炉洋，郑雷，曹兰，王萌，臧晓燕，
申请(专利权)人：青岛竣翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：