一种低温适应性的低易损性推进剂制造技术

本申请涉及固体推进剂的领域，具体公开了一种低温适应性的低易损性推进剂，以推进剂的总质量为100％计算，各组份的质量百分含量为：粘合剂10％～12％，增塑剂11％～15％，氧化剂45％～60％，硝胺炸药5％～12％，金属燃料5％～19％，固化剂0.6％～0.8％，助剂0.9％～1.5％，其中，粘合剂为3,3

【技术实现步骤摘要】
一种低温适应性的低易损性推进剂


[0001]本申请属于固体推进剂
，涉及一种低温适应性的低易损性推进剂。

技术介绍

[0002]随着各类战术导弹武器系统研制的不断深入和任务的多样化，面临低温极端环境的风险日益增加，固体火箭发动机的工作温度范围越来越宽，使得研究者对固体推进剂的低温性能越来越关注。推进剂低温使用温度从以往的
‑
40℃降低至了
‑
55℃，甚至
‑
60℃的需求。近些年来国内在固体推进剂应用过程中常遇到低温力学性能难以满足使用要求的问题，曾发生发动机低温点火试车故障。因此，研制具有良好低温适应性的固体推进剂是保持固体火箭发动机药柱结构完整性的关键。
[0003]固体推进剂的低温性能与组分种类及性能有着密切联系。目前在低易损性推进剂中常有的粘合剂种类主要有端羟基聚醚粘合剂HTPE、叠氮粘合剂GAP和PBT，增塑剂种类主要有BDNPF/A、Bu
‑
NENA、TEGDN、BTTN和TMETN等钝感含能增塑剂，推进剂的玻璃化转变温度一般在
‑
65℃以上。如BDNPF/A增塑的HTPE推进剂的玻璃化转变温度Tg在
‑
45℃左右(Comfort T F.Process in HTPE propellants[C]//NDIA 39th Annual Gun Ammunition/Misliles Rocket Conference,2004)。Bu
‑
NENA增塑的PBT推进剂玻璃化转变温度Tg为
‑
65℃(吴芳.Bu
‑
NENA/PBT推进剂安全性能，固体火箭技术，2019，42(4)：483
‑
487)。
[0004]国内外关于提高固体推进剂低温适应性的研究主要是基于降低推进剂玻璃化转变温度和改善推进剂基体与固体填料的界面粘接性能；但现有固体推进剂中很难在玻璃化转变温度、低温力学性能和低易损等方面满足先进固体火箭发动机的综合要求。

技术实现思路

[0005]为了使推进剂具有玻璃化温度低、低温力学性优良和安全好的特点，本申请公开了一种低温适应性的低易损性推进剂。采用玻璃化转变温度在
‑
95℃以下的钝感叠氮含能材料BDAP1和ButBAMP为增塑剂降低推进剂玻璃化温度，通过中性聚合物键合剂NPBA与席夫碱键合剂BAG
‑
1的混合物改善推进剂低温力学性能。
[0006]本申请采用如下的技术方案：
[0007]一种低温适应性的低易损性推进剂，以推进剂的总质量为100％计算，各组份的质量百分含量为：
[0008]粘合剂 10％～12％
[0009]增塑剂 11％～15％
[0010]氧化剂 45％～60％
[0011]硝胺炸药 5％～12％
[0012]金属燃料 5％～19％
[0013]固化剂 0.6％～0.8％
[0014]助剂 0.9％～1.5％，
[0015]其中，粘合剂为3,3
‑
双叠氮甲基氧丁环
‑
四氢呋喃共聚醚；
[0016]增塑剂为1，3
‑
双(2，3
‑
二叠氮丙氧基)丙烷和2，2
‑
二(叠氮甲基)丙烷
‑
1，3
‑
二丁酸酯中的任意一种或多种。
[0017]通过上述技术方案，以PBT为粘合剂、引入与其具有较好相容性及低温性能的钝感含能叠氮增塑剂BDAP1和/或ButBAMP有效降低了推进剂的玻璃化转变温度。
[0018]优选的，所述助剂为键合剂、化学安定剂和固化催化剂的混合物，以推进剂总质量100％计，键合剂含量为0.3％～0.6％。
[0019]优选的，所述键合剂为中性聚合物键合剂NPBA与席夫碱键合剂BAG
‑
1的混合物。
[0020]优选的，所述BAG
‑
1分子结构式如下：
[0021][0022](x+y+z＝5.3)。
[0023]通过上述技术方案，通过实验，专利技术人发现，当x+y+z小于5.3时，键合剂易溶于增塑剂中，不能起到键合作用；当x+y+z大于5.3时，键合剂缺乏活性，键合效果差。
[0024]优选的，所述以键合剂的总质量为100％计算，NPBA占键合剂总质量的质量百分比含量为20％～80％，BAG
‑
1占键合剂总质量的质量百分比含量为20％～80％。
[0025]在该中性键合剂与席夫碱键合剂复配的比例条件下，推进剂有较好的低温力学性能，且具有较低的玻璃化转变温度。
[0026]优选的，所述氧化剂为高氯酸铵。
[0027]优选的，所述硝胺炸药为六硝基六氮杂异戊兹烷CL
‑
20、奥克托今HMX和黑索今RDX中的任意一种或多种。
[0028]优选的，所述金属燃料为铝粉。
[0029]优选的，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯TDI、多官能度异氰酸酯N
‑
100中的任意一种或多种。
[0030]优选的，所述化学安定剂为N
‑
甲基
‑
对硝基苯胺MNA、2
‑
二硝基二苯胺2
‑
NDPA中的至少一种。
[0031]固化催化剂为三苯基铋TPB。
[0032]推进剂的制备方法如下：
[0033]一种低温适应性的低易损性推进剂制备方法，该方法使用立式混合机进行混合，使用真空浇注系统实现发动机药柱生产，该方法的步骤包括：
[0034](1)将粘合剂与增塑剂进行混合形成均匀液体，混合温度为40℃～50℃，混合20min～50min；
[0035](2)向粘合剂与增塑剂的混合物中加入氧化剂、硝胺炸药、金属燃料进行混合，混合温度为40℃～60℃，混合50min～100min；
[0036](3)向步骤2得到的混合物中加入固化剂和助剂进行混合，混合温度为40℃～50℃，混合20min～40min；
[0037](4)将步骤(3)得到的推进剂浆料灌入模具中，在50
‑
60℃下固化120h～168h，得到推进剂药柱。
[0038]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0039](1)推进剂玻璃化转变温度低：通过以PBT为粘合剂、引入与其具有较好相容性及低温性能的钝感含能叠氮增塑剂BDAP1和ButBAMP有效降低了推进剂Tg，推进剂玻璃化转变温度降低至
‑
70℃以下；
[0040](2)推进剂低温力学性能优良：通过采用适用于硝胺炸药的中性键合剂NPBA和叠氮含能推进剂配方体系适用于AP的席夫碱键合剂，有效提升了推进剂低温力学性能，推进剂在
‑
60℃时的最大伸长率在35％以上；
[0041](3)本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温适应性的低易损性推进剂，其特征在于：以推进剂的总质量为100％计算，各组份的质量百分含量为：其中，粘合剂为3,3
‑
双叠氮甲基氧丁环
‑
四氢呋喃共聚醚；增塑剂为1，3
‑
双(2，3
‑
二叠氮丙氧基)丙烷和2，2
‑
二(叠氮甲基)丙烷
‑
1，3
‑
二丁酸酯中的任意一种或多种。2.根据权利要求1所述的推进剂，其特征在于：所述助剂为键合剂、化学安定剂和固化催化剂的混合物。3.根据权利要求2所述的推进剂，其特征在于：所述键合剂为中性聚合物键合剂NPBA与席夫碱键合剂BAG
‑
1的混合物。4.根据权利要求3所述的推进剂，其特征在于：所述BAG
‑
1分子结构式如下：(x+y+z＝5.3)。5.根据权利要求3所述的推进剂，其特征在于：所述以键合剂的总质量为100％计算，NPBA占键合剂总质量的质量百分比含量为20％～80...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘新洲，王贵州，武卓，徐爽，李海涛，宋柳芳，李尚文，程红波，黄印，周水平，汪越，
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：