用于3D打印的NEPE推进剂浆料、制备方法及3D打印方法技术

本发明专利技术公开了一种用于3D打印的NEPE推进剂浆料、制备方法及3D打印方法，浆料原材料及质量分数为：聚醚黏合剂6~10%、硝酸酯增塑剂8~15%、异氰酸酯固化剂1~2%、中能氧化剂40~65%、高能炸药5~30%、金属燃料0~20%、辅助光固化材料3~5%；浆料制备方法为：选择与聚醚黏合剂具有适当相溶性的预聚物、稀释单体及光引发剂，制备辅助光固化材料。将液体组分聚醚黏合剂、硝酸酯增塑剂、异氰酸酯固化剂与辅助光固化材料混合均匀，再加入固体填料混合均匀最后将其置于真空捏合机在40℃下真空捏合2h，得到打印浆料。本发明专利技术能在常温下实现NEPE推进剂的安全打印，且能制造出传统浇注不能制造的复杂构型的推进剂药柱，辅助固化及后固化使得打印推进剂固化效果增强，有效提升了打印质量。有效提升了打印质量。有效提升了打印质量。

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印的NEPE推进剂浆料、制备方法及3D打印方法


[0001]本专利技术属于固体推进剂
研究领域，具体涉及适用于3D打印的固化效果增强的NEPE推进剂浆料、制备方法及3D打印方法。

技术介绍

[0002]NEPE推进剂又叫高能硝酸酯增塑的聚醚推进剂，其能量水平显著高于现有的各种固体推进剂，且力学性能良好，无论是在武器工业还是航天领域上都有广阔的应用前景。
[0003]传统的推进剂浇注制造工艺使用芯轴来制造药柱端口，端口形状受限于芯轴的几何结构，难以实现复杂形状端口的成型，从而限制了推进动力性能的可控性和灵活性。
[0004]3D打印是一种在计算机程序控制下连续形成材料层以创建物理对象而生成三维物体的先进制造方式，通过将3D打印应用到复合固体推进剂制造领域，可有效突破传统制造工艺难以实现复杂形状端口成型的瓶颈。紫外光固化是3D打印中常用的辅助成型方法，将紫外光固化成型技术与推进剂3D打印相结合，可以有效解决推进剂打印过程成型困难的问题。
[0005]目前文献报道的基于紫外光固化的固体推进剂3D打印浆料配方有几种不同方案。
[0006]例如专利“一种聚醚基复合固体推进剂3D打印油墨及其制备方法(ZL202110900412)”采用聚醚大单体作为预聚物，通过添加稀释剂、交联剂、增塑剂及光引发剂合成光敏树脂，并在此基础上制备打印油墨进行推进剂打印。
[0007]其中，现有技术以合成树脂时添加了一些叠氮化合物作为增塑剂，不是nepe的传统配方的硝酸酯增塑剂。上述专利中只有聚醚类树脂作为黏合剂，缺少NEPE推进剂中的硝酸酯增塑剂，因此本质上只是一种复合固体推进剂。同时，由于该专利技术中固化方法仅采用光固化，由于铝粉等金属颗粒不透明，光固化时会反射和吸收紫外光，使得固化深度受到影响，当金属燃料含量较多时，可能出现打印推进剂固化不完全的问题。
[0008]因此，研究一种NEPE推进剂打印浆料配方，使其实现3D打印成型良好且固化效果增强的NEPE推进剂打印，成为一项亟需解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术解决的技术问题：本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
中的问题，提出一种可适用于3D打印的，可添加金属燃料且保证推进剂固化的NEPE推进剂浆料及NEPE推进剂浆料制备方法；
[0010]本专利技术还提出了一种可添加金属燃料且保证推进剂固化的3D打印方法。
[0011]本专利技术的技术方案：本专利技术公开了一种用于3D打印的NEPE推进剂浆料，包括液体组分和固体组分；
[0012]所述液体组分包括聚醚黏合剂、硝酸酯增塑剂、异氰酸酯固化剂、辅助光固化材料；所述辅助光固化材料包括预聚物、稀释单体、光引发剂；所述固体组分包括中能氧化剂、高能炸药、金属燃料。
[0013]进一步的，原料质量百分比如下，聚醚黏合剂6～10％、硝酸酯增塑剂8～15％、异氰酸酯固化剂1～2％、辅助光固化材料3～5％、中能氧化剂40～65％、高能炸药5～30％、金属燃料0～20％；
[0014]所述的辅助光固化材料原材料质量百分比如下：预聚物40～70％、稀释单体20～50％、光引发剂1～10％。
[0015]进一步的，所述聚醚黏合剂为聚乙二醇、环氧乙烷四氢呋喃共聚醚、四氢呋喃共聚醚、缩水叠氮聚醚中的一种，其中聚乙二醇分子量小于600，常温下为液态；
[0016]所述硝酸酯增塑剂为硝化甘油、1,2,4
‑
丁三醇三硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯、一缩二乙二醇二硝酸酯、三羟甲基乙烷三硝酸酯、丁基硝氧乙基硝铵中的一种或几种；
[0017]所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多官能异氰酸酯等中的一种或几种；
[0018]所述稀释单体为丙烯酸异辛酯、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
[0019]所述光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、Irgacure 907、Irgacure 1173中的一种。
[0020]进一步的，所述中能氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾、硝酸铵等高氯酸盐、硝酸盐中的一种或几种，所述中能氧化剂的平均体积径范围在10～100μm。
[0021]所述高能炸药为黑索金、奥托克金、CL
‑
20、FOX
‑
7、TKX
‑
50、二硝酸胺铵盐、硝仿肼等中的一种或几种，所述高能炸药的平均体积径范围在10～100μm。
[0022]所述金属燃料包括铝粉、镁粉、硼粉、钛粉中的一种或多种、铝、镁、硼、钛金属中两种或两种以上金属组成的合金，所述金属燃料的平均体积径范围：5～30μm。
[0023]进一步的，所述预聚物、稀释单体及光引发剂与所述聚醚黏合剂具有适当的相溶性。
[0024]本专利技术还公开了一种用于3D打印的NEPE推进剂浆料的制备方法，包括以下步骤，
[0025]S1.根据所选聚醚黏合剂，选择与聚醚黏合剂具有适当相溶性的预聚物、稀释单体与光引发剂，制备辅助光固化材料；将光引发剂加入稀释单体中，搅拌，待光引发剂溶解后，再加入预聚物，遮光加热到45℃，搅拌30min，过滤，得到辅助光固化材料；
[0026]S2.按比例将聚醚黏合剂、硝酸酯增塑剂、异氰酸酯固化剂、辅助光固化材料混合并搅拌均匀；
[0027]S3.取60％质量的步骤S2得到的混合液体组分混合物，加入金属燃料，搅拌均匀；
[0028]S4.加入中能氧化剂，搅拌均匀；
[0029]S5.加入高能炸药，搅拌均匀；
[0030]S6.加入剩余40％液体组分混合物，搅拌均匀，得到预混浆料；
[0031]S7.将所述预混浆料放入真空捏合机中进行捏合处理，得到用于3D打印的NEPE推进剂浆料。
[0032]进一步的，所述步骤S7中，真空捏合机控制捏合温度为40℃，桨叶转速为30r/min，正反转交替捏合，每20min改变一次桨叶转动方向，总时间为2h。
[0033]进一步的，所述用于3D打印的NEPE推进剂浆料在常温(25℃)、剪切速率0.3s
‑1条件下的黏度不高于1000Pa
·
s。
[0034]本专利技术还公开了一种NEPE推进剂浆料的3D打印方法，采用上述NEPE推进剂浆料或采用以NEPE推进剂浆料的制备方法制备的NEPE推进剂浆料，使用挤出式打印机或立体光固化成型打印机；
[0035]3D打印时采用紫外光固化，打印完成后采用热固化。
[0036]进一步的，所述热固化温度为恒温70℃，气氛为氩气，压强为50kPa，时间为5d。
[0037]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0038]1.本专利技术提出的用于3D打印的NEPE推进剂浆料，辅助光固化材料与NEP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的NEPE推进剂浆料，其特征在于：包括液体组分和固体组分；所述液体组分包括聚醚黏合剂、硝酸酯增塑剂、异氰酸酯固化剂、辅助光固化材料；所述辅助光固化材料包括预聚物、稀释单体、光引发剂；所述固体组分包括中能氧化剂、高能炸药、金属燃料。2.根据权利要求1所述的NEPE推进剂浆料，其特征在于：原料质量百分比如下，聚醚黏合剂6～10％、硝酸酯增塑剂8～15％、异氰酸酯固化剂1～2％、辅助光固化材料3～5％、中能氧化剂40～65％、高能炸药5～30％、金属燃料0～20％；所述的辅助光固化材料原材料质量百分比如下：预聚物40～70％、稀释单体20～50％、光引发剂1～10％。3.根据权利要求1所述的NEPE推进剂浆料，其特征在于：所述聚醚黏合剂为聚乙二醇、环氧乙烷四氢呋喃共聚醚、四氢呋喃共聚醚、缩水叠氮聚醚中的一种，其中聚乙二醇分子量小于600，常温下为液态；所述硝酸酯增塑剂为硝化甘油、1,2,4
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丁三醇三硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯、一缩二乙二醇二硝酸酯、三羟甲基乙烷三硝酸酯、丁基硝氧乙基硝铵中的一种或几种；所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多官能异氰酸酯等中的一种或几种；所述稀释单体为丙烯酸异辛酯、N
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乙烯基吡咯烷酮、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。所述光引发剂为2,4,6
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三甲基苯甲酰基
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二苯基氧化膦、Irgacure 907、Irgacure 1173中的一种。4.根据权利要求1所述的NEPE推进剂浆料，其特征在于：所述中能氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾、硝酸铵等高氯酸盐、硝酸盐中的一种或几种，所述中能氧化剂的平均体积径范围在10～100μm。所述高能炸药为黑索金、奥托克金、CL
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20、FOX
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7、TKX
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50、二硝酸胺铵盐、硝仿肼等中的一种或几种，所述高能炸药的平均体积径范围在10～100μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁导伦，李霁，王立民，周明月，王国祺，陈頔，张焘，李文青，
申请(专利权)人：内蒙动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：