[发明专利]一种室温固化推进剂

说明书

本发明涉及一种室温固化推进剂，包括如下质量百分比含量的组份：高氯酸铵AP：69～77％；铝粉Al：10～18％；增塑剂DOS：1～5％；粘合剂HTPB与固化剂7～10％；固化催化剂：0.005％～0.05％；网络调节剂：0.2％～2.0％，其中网络调节剂为二官能度的醇类或胺类化合物，为N‑异丙醇基‑N‑异丙醚基‑苯胺、阴离子型丁羟胶或N、N‑二羟基(二异丙基)苯胺HPA中的一种或组合；固化剂为多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或组合，该推进剂实现了有效固体含量85％以上的推进剂在20～35℃时完成混合、浇注，固化7d以内推进剂达到固化点，同时常温力学强度可以达到0.85MPa以上，伸长率大于35％。

技术领域

本发明涉及一种室温固化推进剂，属于复合固体发动机及复合固体推进剂领域。

背景技术

固体推进剂是固体发动机的基本组成部分，其质量占发动机总质量的90％或以上。由于丁羟推进剂具有原材料易得、粘度低、工艺、力学性能和贮存性能好、价格低廉等优点，因此是世界各国大型助推器和导弹发动机主要采用的复合固体推进剂品种，如法国阿里安5型、日本缪-5、美国金牛座运载火箭发动机、中国大型战略固体火箭发动机。同时由于固化剂异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)具有与端羟基聚丁二烯(HTPB)粘合剂相溶性好，固化成型后的力学性能和贮存性能优良，因此是丁羟推进剂理想的固化剂品种。目前，丁羟推进剂主要通过浇注于发动机中，在50℃及以上的温度条件下，固化成形。

然而随着武器及航天事业的发展，对固体推进剂提出更高更特殊的要求，如低危险性高燃速、高强度高模量、高界面粘接性能和低成本等，采用这种固化工艺对这些要求的实现具有明显的阻滞作用，急需开展室温固化技术研究，主要体现在：(1)某些固体发动机在实现25mm/s及以上(6.86MPa)高燃速或超高燃速的目标时，需要推进剂的制造和储存具有较高的安全性。但由于在50℃及以上的温度条件时，氧化剂的分解速率较快，推进剂的制造具有较高的危险性，若采用室温固化，将大大降低氧化剂的分解速率，保证推进剂制造过程中的安全性；(2)某些发动机如自由式装填大药柱，对推进剂提出了常温强度大于3MPa的要求，采用50℃及以上的温度固化成形后，移存于常温条件下，由于热应力的收缩作用，会使得推进剂弹性体网络结构较容易出现微裂纹等缺陷，甚至是孔洞，这将大大破坏其承载能力，降低其力学强度，使其无法满足力学指标要求，若采用室温固化，由于不存在热应力的收缩作用，将大大保证推进剂网络结构的完整性，进而保证其力学强度；(3)某些固体导弹发动机如巡航导弹等提出了推进剂药柱与绝热层、壳体间具有高界面粘接性能的要求，同样由于高温固化后移存时的热应力收缩，较容易使得界面产生微裂纹等缺陷，破坏界面的粘接强度；(4)由于武器和航天市场竞争日益激烈，降低制造成本成为固体推进剂的迫切要求之一。推进剂的费用一般占固体火箭发动机成本的近30％，在航天飞机固体助推器中推进剂的费用占约14％，而长时间的高温固化需要花费较多的动力和能源，使其成本较高，国外在提高固体推进剂竞争能力方面曾致力于新工艺和新材料的研究开发和应用，将新工艺(例如推进剂室温固化工艺)和新材料(例如固化催化剂)相结合，应用于固体推进剂的生产将可以有效降低推进剂的成本。