[发明专利]一种叠氮高能推进剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种叠氮高能推进剂及其制备方法，其配方包括共混粘合剂和增塑剂，所述共混粘合剂包括聚叠氮缩水甘油醚以及3,3‑双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚，其中，3,3‑双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚和聚叠氮缩水甘油醚的质量比为1/3～1/2，所述增塑剂为硝酸酯与N‑丁基‑2‑硝氧乙基硝铵的混合物，增塑比为2.4～3.0。本发明提供的推进剂固体含量可提高至80％以上，推进剂比冲≥243s，推进剂玻璃化温度Tg可低至‑74℃，‑60℃最大伸长率ε_m可达48％以上，70℃最大抗拉强度σ_m≥0.78MPa，最大伸长率ε_m≥42％。

技术领域

本发明涉及一种叠氮高能推进剂及其制备方法，属于固体推进剂技术领域。

背景技术

各类导弹武器在不同战场的角逐已成为现代战争最为鲜明的特点，为满足不同兵种作战环境的复杂多变性，各类导弹武器逐渐朝着高可靠性和强适应性的方向发展。固体推进剂作为当前各类导弹武器的主要动力源，其综合性能对提高导弹武器的作战效能至关重要。粘合剂体系作为固体推进剂的连续相基体，直接决定了推进剂的能量水平、力学、安全、燃烧等性能，成为固体推进剂更新换代的关键性标志，例如聚硫推进剂、HTPB推进剂、NEPE推进剂等均是以粘合剂进行命名。

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)等含能聚合物为粘合剂的推进剂能量水平更高，是国内外近、远期的重点发展方向。

由于GAP分子链极性强、刚性大，其自身玻璃化温度Tg≥-40℃，以硝酸酯增塑GAP为粘合剂体系的推进剂玻璃化温度Tg≥-53℃，在-55℃以下呈脆性的玻璃态，-60℃最大伸长率ε_m≤10％；同时高温强度和伸长率也较低，70℃最大抗拉强度σ_m≤0.6MPa，最大伸长率ε_m≤30％，高、低温力学性能差的问题限制了这类推进剂在较宽温度范围内的应用。其次，GAP分子链主链承载原子数少，GAP粘合剂体系增塑比一般在2.0以下，粘合剂体系浸润性较差，导致推进剂固体质量百分含量一般≤75％，限制了推进剂能量水平的进一步提高。此外，GAP推进剂目前存在的另一个问题是推进剂燃速压强指数较高(n≥0.5)，且随着配方中GAP粘合剂相对含量的增大，推进剂燃速压强指数升高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种叠氮高能推进剂及其制备方法，该推进剂固体含量可提高至80％以上，推进剂比冲≥243s，推进剂玻璃化温度Tg可低至-74℃，-60℃最大伸长率ε_m可达48％以上，70℃最大抗拉强度σ_m≥0.78MPa，最大伸长率ε_m≥42％。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种叠氮高能推进剂，其配方包括共混粘合剂和增塑剂，所述共混粘合剂包括聚叠氮缩水甘油醚以及3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚，其中，3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚和聚叠氮缩水甘油醚的质量比为1/3～1/2，所述增塑剂为硝酸酯与N-丁基-2-硝氧乙基硝铵的混合物，增塑比为2.4～3.0。

在一可选实施例中，所述的聚叠氮缩水甘油醚羟基官能度≥2，分子量为6000～15000。

在一可选实施例中，所述的3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚为无规共聚物，且分子链中3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷单元与四氢呋喃单元的摩尔比例为4：6～6：4。

在一可选实施例中，所述的3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷与四氢呋喃共聚醚分子量为3000～8000，羟基官能度≥3。

在一可选实施例中，所述硝酸酯为硝化甘油、丁三醇三硝酸酯、三羟甲基乙烷三硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的至少一种。

在一可选实施例中，所述N-丁基-2-硝氧乙基硝铵在所述增塑剂中的质量百分含量≥30％。