[发明专利]降低叠氮聚醚推进剂玻璃化温度的方法及制备的推进剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低叠氮聚醚推进剂玻璃化温度的方法及用该方法制备的叠氮聚醚推进剂产品。

背景技术

作为一种新型的高能固体推进剂,叠氮聚醚推进剂的低温性能越来越受到人们的关注。现代高性能战术导弹的高点火脉冲可能使推进剂颗粒或装药在低温点火时破裂,这不但影响其内弹道性能,而且有产生超速燃烧的危险。衡量推进剂低温性能的一个重要热物理参量是玻璃化转变温度(简称玻璃化温度，Tg)。无定形或半结晶聚合物从黏流态或高弹态(橡胶态)向玻璃态的转变(或相反的转变)称为玻璃化转变。玻璃化转变是高聚物或高聚物体系的一个重要特性,实现这个转变的温度是玻璃化转变温度(或称玻璃化温度)T_g。从分子结构上讲,玻璃化转变是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象,T_g是分子链段解冻时的温度。在T_g以下,分子链和链段都不运动,只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置振动,而在玻璃化温度时,链段开始运动,表现出高弹性质；温度再升高,就使整个分子链运动而表现出黏流性质。在玻璃化转变时,高聚物的比热容、热膨胀系数、黏度、折光率、自由体积以及弹性模量等都要发生“突变”,因而它对高聚物使用性能的影响很大。

增塑剂的性质显著影响叠氮聚醚粘合剂体系的玻璃化温度，进而显著影响叠氮聚醚推进剂的玻璃化温度。采用常规增塑剂如硝化甘油(NG)、1， 2，4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)、三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、N-丁基硝氧乙基硝胺(BuNENA)、双(2,2- 二硝基丙醇缩甲醛与双(2,2-二硝基丙醇)缩乙醛质量比1∶1混合物(A3)等作为叠氮聚醚推进剂的增塑剂，推进剂的玻璃化温度在在-20～-40℃之间。在-55℃时，推进剂已经脆化，低温性能差，无法适应极低温环境的苛刻要求。而先进的战术导弹需要固体推进剂玻璃化温度低于-60℃，采取方法降低叠氮聚醚推进剂的玻璃化温度具有十分重要的理论与现实意义。

现有的叠氮聚醚推进剂玻璃化转变温度较高，无法满足先进的战术导弹的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低叠氮聚醚推进剂玻璃化温度的方法。

本发明的目的还在于提供用上述降低叠氮聚醚推进剂玻璃化温度的方法制备的叠氮聚醚推进剂产品。

本发明以叠氮类增塑剂二叠氮基二缩三乙二醇(TEGDA)为推进剂增塑剂，替代推进剂中常规使用的增塑剂，如A3、NG、BTTN、TMETN、 TEGDN等。

本发明的叠氮类增塑剂“二叠氮基二缩三乙二醇”TEGDA的分子式如下所示：

TEGDA合成路径如下所示：

TEGDA相对分子量为200.21g/mol，密度为1.15g/cm₃，玻璃化转变温度为-111℃(差示扫描量热法，DSC)。

本发明的叠氮聚醚推进剂的增塑剂与叠氮粘合剂之间的质量比在1.0-2.0之间(增塑比在1.0-2.0之间)。

本发明的叠氮聚醚推进剂的增塑剂与粘合剂质量之和占叠氮聚醚推进剂总质量的17.0-25.0％。

本发明的方法所制备的叠氮聚醚推进剂，包括下列质量百分比％的组分：

叠氮聚醚推进剂粘合剂：7.0％-10.0％；

增塑剂：10.0％-15.0％；

氧化剂高氯酸铵：40.0％-50.0％；

炸药：13.0％-20.0％；

金属燃料：15.0％-18.0％；

固化催化剂：0.02％

交联剂：0.08％-1.6％；

键合剂：0.1％-0.2％；

固化剂：0.5％-1.0％；

本发明所述的叠氮聚醚推进剂粘合剂为各类侧链带有叠氮基的端羟基聚醚，如聚3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷,聚3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚，叠氮缩水甘油醚中的一种或几种。

本发明金属燃料为铝粉。

本发明所述的增塑剂为二叠氮基二缩三乙二醇(缩写TEGDA)。

所述炸药为奥克托金或黑索今中的一种。

所述固化催化剂为三苯基铋或三乙氧基苯基铋中的一种。

本发明所述交联剂为N,N,N′,N′-四羟乙基乙二胺、或三乙醇胺、或三羟甲基丙烷、或季戊四醇、或叠氮聚醚多元醇中的一种或几种。