一种热塑性复合固体推进剂及其制备方法

摘要

一种适用于固体助推器的热塑性复合固体推进剂，包含如下质量配比的组分：氧化剂：55~70%；热塑性树脂粘合剂：10~20%；增塑剂：10~20%；金属燃料：5~20%；助剂：3~8%。本发明制备的热塑性推进剂可以根据温度的调节实现混合和浇注的相对独立、推进剂一体化成型、发动机装药的二次成型，该推进剂可以在较低温度（

权利要求

1.一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于包括下列组分和质量百分比含量：氧化剂：55% 70%，~

热塑性树脂粘合剂：10% 20%，~

增塑剂：10% 20%，~

金属燃料：5% 20%，~

助剂：3% 8%；

~

所述的热塑性树脂粘合剂为牌号EVA420的乙烯-醋酸乙烯共聚物低熔点热塑性树脂，熔点73 78℃。

~

2.根据权利要求1所述的一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于：包括下列组分和质量百分比含量：氧化剂：60% 65%，~

热塑性树脂粘合剂：10% 15%，~

增塑剂：10% 15%，~

金属燃料：10% 15%，~

助剂：3% 5%。

~

3.根据权利要求1所述的一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于：所述的氧化剂为改性硝酸铵、高氯酸铵、二硝酰氨铵、黑索今、奥克托今中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于：所述的增塑剂为癸二酸二辛酯、乙酰柠檬酸三乙酯、矿物油中的一种或其组合。

5.根据权利要求1所述的一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于：所述的金属燃料为铝粉、镁粉中的一种或其组合。

6.根据权利要求1所述的一种热塑性复合固体推进剂，其特征在于：所述的助剂为三[1,-（2-甲基氮丙啶）]氧化膦、醇胺络合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、N,N-二苯基对苯二胺、炭黑、三氧化二铁、卡托辛中的一种或其组合。

7.一种权利要求1所述热塑性复合固体推进剂的制备方法，其特征在于包括以下工序：（1）将氧化剂、粘合剂、增塑剂、金属燃料、助剂按照所述比例称量；

（2）将粘合剂放入立式混合机中加热熔融，熔融温度为84 88℃；

~

（3）将称量后的其余组分放入立式混合机中混合，混合温度为84 88℃，混合时间为60~ ~

110min，制得料浆；

（4）将料浆真空喷淋浇注到模具中或浇注到发动机中，然后置于室温下凝固成型。

说明书

一种热塑性复合固体推进剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种适用于固体助推器的热塑性复合固体推进剂，属于复合固体推进剂领域。

背景技术

[0002] 目前国内广泛使用的复合固体推进剂都是热固性推进剂，这类推进剂虽然具有较高的能量以及成熟的生产工艺，但是生产的废品以及过期的产品通常进行燃烧处理，这就造成了极大的浪费，同时也推高了推进剂的生产成本。以热塑性树脂为粘合剂的热塑性推进剂无需固化，没有浇注“适用期”的限制，可以很大程度上缩短工艺流程，热塑性推进剂具有可重复加工的性能，可以实现推进剂生产的连续化以及零废品率，从而提高推进剂的生产效率，降低推进剂生产的成本。

[0003] 传统的热塑性推进剂通常在较高的温度（>120℃）进行混合，这使得热塑性推进剂在制备过程中存在较大的安全隐患，为了提高热塑性推进剂生产过程的本质安全性，开展低混合温度（<90℃）的热塑性推进剂研究就显得尤为必要。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种适用于固体助推器的热塑性复合固体推进剂，该推进剂配方组成合理，可以在较低温度下进行物料的混合，提高了热塑性推进剂生产过程的本质安全性，产品生产过程中省去了固化工序，缩短了生产周期，提高了生产效率，降低了生产成本，解决了易吸湿组分在推进剂中应用的难题，制备的推进剂具有广阔的应用前景。

[0005] 本发明的目的还在于提供上述热塑性复合固体推进剂的制备方法。

[0006] 本发明的技术解决方案包括下列质量百分比组份：

[0007] 氧化剂：55% 70%，~

[0008] 热塑性树脂粘合剂：10% 20%，~

[0009] 增塑剂：10% 20%，~

[0010] 金属燃料：5% 20%，~

[0011] 助剂：3% 8%。~

[0012] 本发明的优选组分和质量百分比含量如下：

[0013] 氧化剂：60% 65%，~

[0014] 热塑性树脂粘合剂：10% 15%，~

[0015] 增塑剂：10% 15%，~

[0016] 金属燃料：10% 15%，~

[0017] 助剂：3% 5%。~

[0018] 所述的氧化剂为改性硝酸铵、高氯酸铵、二硝酰氨铵、黑索今、奥克托今中的一种或其组合。

[0019] 所述的热塑性树脂粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物低熔点热塑性树脂（牌号EVA420），熔点73 78℃。~

[0020] 所述的增塑剂为癸二酸二辛酯、乙酰柠檬酸三乙酯、矿物油中的一种或其组合。

[0021] 所述的金属燃料为铝粉、镁粉、硼粉中的一种或其组合。

[0022] 所述的助剂为三[1,-（2-甲基氮丙啶）]氧化膦、醇胺络合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、N,N-二苯基对苯二胺、碳黑、三氧化二铁、卡托辛中的一种或其组合。

[0023] 本发明的制备工艺包括：

[0024] （1）将氧化剂、粘合剂、增塑剂、金属燃料、助剂按照所述比例称量；

[0025] （2）将粘合剂放入立式混合机中加热熔融，熔融温度为84 88℃；~

[0026] （3）将称量后的其余组分放入立式混合机中混合，混合温度为84 88℃，混合时间~为60 110min，制得料浆；
~

[0027] （4）将料浆真空喷淋浇注到模具中或浇注到发动机中，然后置于室温下凝固成型。

[0028] 除有说明外，本发明中采用的比例为质量配比。

[0029] 本发明制备的热塑性复合固体推进剂可以根据温度的调节实现混合和浇注的相对独立、推进剂一体化成型、发动机装药的二次成型，该推进剂可以在较低温度（<90℃）下实现热塑性推进剂的熔融混合及成型，极大提高了热塑性推进剂制备的安全性，相比于传统热固性推进剂，省去固化交联的工序，缩短了工艺流程，可以实现废旧产品的回收及重复加工，降低了生产的成本。采用热熔融混合-冷却成型工艺制备热塑性推进剂，实现了易吸湿组分在推进剂中的应用，制备的热塑性推进剂具有广阔的应用前景。

[0030] 本发明与现有技术相比的优点还在于：

[0031] （1）解决了易吸湿组分在推进剂中的应用难题，提高了产品的质量稳定性，缩短了生产周期，实现生产的零废品率。

[0032] （2）实现了热塑性推进剂在较低温度下的混合及成型，提高了热塑性推进剂生产过程的本质安全性。

具体实施方式

[0033] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明不仅限于实施例。

[0034] 实施例1

[0035] （1）热塑性复合固体推进剂组成（质量百分比）

[0036] 粘合剂（EVA420）：11.5%；氧化剂（高氯酸铵）：55%；氧化剂（黑索今）：10%；增塑剂（癸二酸二辛酯）：10.5%；金属燃料（铝粉）：10%；助剂（三[1,-（2-甲基氮丙啶）]氧化膦）：0.4%；助剂（硅烷偶联剂）：0.5%；助剂（N,N-二苯基对苯二胺）：0.6%；助剂（炭黑）：0.4%；助剂（三氧化二铁）：1.1%。

[0037] 本发明的制备工艺包括：将氧化剂、粘合剂、增塑剂、金属燃料、助剂按照所述比例称量；将粘合剂放入立式混合机中加热熔融，熔融温度为84 88℃；~

[0038] 将称量后的其余组分放入立式混合机中混合，混合温度为84 88℃，混合时间为60~110min，制得料浆；将料浆真空喷淋浇注到模具中或浇注到发动机中，然后置于室温下凝~
固成型。

[0039] （2）热塑性复合固体推进剂性能

[0040] 密度：1.59 g/cm3；燃温：2025.01℃；特征速度：1470.63 m/s；比冲：2312.31 N*s/kg；燃气平均分子量：21.50 g/mol；熔点：81 83℃；最大拉伸强度（25℃）：0.58MPa；最大伸~长率（25℃）：23.6%；断裂伸长率（25℃）：30.2%；压强指数（3MPa 9MPa）：0.39。
~

[0041] 实施例2

[0042] （1）热塑性复合固体推进剂组成（质量百分比）

[0043] 粘合剂（EVA420）：10%；氧化剂（高氯酸铵）：58%；氧化剂（二硝酰氨铵）：4%；增塑剂（乙酰柠檬酸三乙酯）：10%；金属燃料（铝粉）：12%；金属燃料（镁粉）：3%；助剂（醇胺络合物）：0.5%；助剂（铝酸酯偶联剂）：0.6%；助剂（N,N-二苯基对苯二胺）：0.5%；助剂（炭黑）：0.5%；助剂（卡托辛）：0.9%。

[0044] 制备方法同实施例1。

[0045] （2）热塑性复合固体推进剂性能

[0046] 密度：1.62 g/cm3；燃温：2538.66℃；特征速度：1523.06 m/s；比冲：2462.69 N*s/kg；燃气平均分子量：24.71 g/mol；熔点：82 84℃；最大拉伸强度（25℃）：0.56MPa；最大伸~长率（25℃）：20.6%；断裂伸长率（25℃）：26.4%；压强指数（3MPa 9MPa）：0.41。
~

[0047] 实施例3

[0048] （1）热塑性复合固体推进剂组成（质量百分比）

[0049] 粘合剂（EVA420）：12%；氧化剂（高氯酸铵）：57%；氧化剂（奥克托今）：4%；增塑剂（矿物油）：10.5%；金属燃料（铝粉）：11%；金属燃料（硼粉）：2%；助剂（三[1,-（2-甲基氮丙啶）]氧化膦）：0.5%；助剂（铝酸酯偶联剂）：0.8%；助剂（N,N-二苯基对苯二胺）：0.8%；助剂（炭黑）：0.6%；助剂（三氧化二铁）：0.5%；助剂（卡托辛）：0.3%。

[0050] 制备方法同实施例1。

[0051] （2）热塑性复合固体推进剂性能

[0052] 密度：1.57 g/cm3；燃温：2041.85℃；特征速度：1465.75 m/s；比冲：2368.85 N*s/kg；燃气平均分子量：23.27 g/mol；熔点：80 83℃；最大拉伸强度（25℃）：0.61MPa；最大伸~长率（25℃）：21.2%；断裂伸长率（25℃）：28.3%；压强指数（3MPa 9MPa）：0.38。
~

[0053] 实施例4

[0054] （1）热塑性复合固体推进剂组成（质量百分比）

[0055] 粘合剂（EVA420）：11%；氧化剂（改性硝酸铵）：59%；增塑剂（癸二酸二辛酯）：11%；金属燃料（铝粉）：14%；助剂（醇胺络合物）：0.8%；助剂（铝酸酯偶联剂）：1.2%；助剂（N,N-二苯基对苯二胺）：1.1%；助剂（炭黑）：1.0%；助剂（三氧化二铁）：0.9%。

[0056] 制备方法同实施例1。

[0057] （2）热塑性复合固体推进剂性能

[0058] 密度：1.54 g/cm3；燃温：1563.72℃；特征速度：1365.478 m/s；比冲：2178.52 N*s/kg；燃气平均分子量：20.70 g/mol；熔点：81 83℃；最大拉伸强度（25℃）：0.62MPa；最大~伸长率（25℃）：22.4%；断裂伸长率（25℃）：29.7%；压强指数（3MPa 9MPa）：0.45。
~

[0059] 以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0060] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。