一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含苯基笼型低聚硅倍半氧烷(POSS)的端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂及其制备方法，属于推进剂制备技术领域。该复合推进剂采用端羟基聚丁二烯作粘合剂，典型的推进剂配方中粘合剂体系的质量分数为14％，铝粉占18％，氧化剂占67％，苯基POSS材料占1％。采用捏合

【技术实现步骤摘要】
一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法
[0001]本申请要求于2022年03月10日提交中国专利局、申请号为CN202210237067.1、专利技术名称为“一种苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本专利技术涉及一种苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法，属于推进剂制备


技术介绍

[0003]端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂是当今最为常见的复合固体推进剂体系，具有较宽的燃速调节范围，较高的比冲，良好的力学性能，在HTPB推进剂配方中引入燃烧催化剂可以有效调节推进剂的燃烧性能，常见的燃速催化剂如Fe2O3等主要用于提高或降低燃速，并不具有其它功能。高能HTPB推进剂中铝粉燃料含量高，最高在18％～20％，而铝燃烧团聚问题会降低固体推进剂的燃烧效率。笼型低聚硅倍半氧烷(POSS)是具有独特分子结构的有机硅化合物，无机硅氧骨架核心为其提供良好的硬度和热稳定性,外围有机基团可增强与聚合物基体间的相容性,其结构类似于多孔沸石，存在POSS分子内特有的空隙以及笼型分子间无效堆积产生的空隙，具有催化特性。含苯基的POSS化合物自身燃烧可产生氧化硅和纳米层状碳质材料，并具有多孔结构，有望对固体推进剂的燃烧及力学性能产生有利影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种含苯基POSS化合物的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，以所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算，各组分及质量份数为：
[0007]粘合剂体系10～14份，所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂和固化剂；所述粘合剂为端羟基聚丁二烯(HTPB)；
[0008]铝粉5～20份；
[0009]苯基POSS 1份；
[0010]余量为高能氧化剂。
[0011]优选的，所述苯基POSS为八苯基硅倍半氧烷(OPS)、八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)、八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)或八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)。
[0012]优选的，所述增塑剂为癸二酸二辛酯(DOS)。
[0013]优选的，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)。
[0014]优选的，所述铝粉的粒径为1～15μm。
[0015]优选的，所述端羟基聚丁二烯的羟基含量为0.75mmol/g。
[0016]优选的，所述高能氧化剂包括高氯酸铵、黑索今和奥克托今中的一种或多种。
[0017]优选的，所述高氯酸铵包括粒径为100～150μm的高氯酸铵和5～10μm的高氯酸铵，所述粒径为100～150μm的高氯酸铵和5～10μm的高氯酸铵的质量比为4:1。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019](1)将增塑剂、粘合剂在50～60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、高能氧化剂、苯基POSS，并充分混合，得到混合物A；
[0020](2)在所述混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
[0021](3)将所述混合物B进行真空浇铸，真空浇铸结束后进行固化，固化温度为50～60℃，固化时间为5～7天，固化结束后得到所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂。
[0022]本专利技术提供了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，以所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算，各组分及质量份数为：粘合剂体系25～28.5份，所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂、固化剂和固化催化剂；所述粘合剂为端羟基环氧乙烷
‑
四氢呋喃共聚醚或聚乙二醇；铝粉5～20份；苯基POSS 1份；余量为高能氧化剂。
[0023]有益效果：
[0024](1)本专利技术的有益效果在于对端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，通过添加功能型添加剂，同步提高力学性能，调节燃速，降低燃烧过程中的铝团聚，提出使用不同种类的苯基POSS材料加入到推进剂配方中，设计了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合推进剂配方。
[0025](2)本专利技术的有益效果在于，通过苯基POSS材料的有机
‑
无机杂化骨架增强推进剂的拉伸性能，通过苯基POSS材料燃烧，原位生成纳米多孔碳质材料，促进推进剂铝的燃烧，降低推进剂燃烧中的铝团聚，减小氧化铝凝聚相产物粒度，提高铝的燃烧效率，显著提高HTPB复合固体推进剂的综合性能。
具体实施方式
[0026]实施例1
[0027]配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八苯基硅倍半氧烷(OPS)1克。
[0028]粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
[0029]增塑剂为癸二酸二辛酯；
[0030]固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
[0031]铝粉粒径为5μm。
[0032]氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
[0033]将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和OPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固
化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含OPS的端羟基聚丁二烯复合推进剂。
[0034]得到的HTPB推进剂，拉伸强度为1.02
±
0.09MPa，断裂伸长率ε
b
为52.36
±
1.24％，在7MPa氮气环境下的燃速为11.3mm/s，在3MPa氮气环境下燃烧热为8.6125MJ/kg，燃烧产物凝聚相粒子粒径D
90
为9.256μm。
[0035]实施例2
[0036]配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)1克。
[0037]粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
[0038]增塑剂为癸二酸二辛酯；
[0039]固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
[0040]铝粉粒径为5μm。
[0041]氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
[0042]将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和ONPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含ONP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，以所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算，各组分及质量份数为：粘合剂体系10～14份，所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂和固化剂；所述粘合剂为端羟基聚丁二烯；铝粉5～20份；苯基POSS1份；余量为高能氧化剂。2.根据权利要求1所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，所述苯基POSS为八苯基硅倍半氧烷、八硝基苯基硅倍半氧烷、八(二硝基苯基)硅倍半氧烷或八氨基苯基硅倍半氧烷。3.根据权利要求1所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，所述增塑剂为癸二酸二辛酯。4.根据权利要求1所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。5.根据权利要求1所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，所述铝粉的粒径为1～15μm。6.根据权利要求1所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣杰，任佳奇，李建民，张文超，张栋淋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：