[发明专利]一种含石蜡燃料及制备方法

说明书

本发明公开了一种含石蜡燃料配方及制备方法；通过制备改性聚乙烯，通过改性聚乙烯和固体石蜡的共混提高石蜡的粘度，并使石蜡和粘合剂均匀混合，通过使用不同粘合剂获得能量特性不同的含石蜡燃料；提高固体石蜡与粘合剂的相容性并获得力学性能较高的含石蜡燃料。在含石蜡燃料中加入改性聚乙烯可提高固体石蜡的延伸性和粘度及石蜡的力学性能；使含石蜡燃料在固液混合发动机中运输、储存、过载状态下的药柱保正完整性。在含石蜡燃料中加入铝粉可提高含石蜡燃料的密度比冲，有利于在燃烧过程中增加向燃面的对流换热和辐射换热，提高燃面退移速率；改性聚乙烯的制备工艺简单，使石蜡和粘合剂均匀掺混，得到力学性能较好的含石蜡燃料。

技术领域

本发明涉及航天发动机用固体燃料推进剂制备技术，具体地说，涉及一种含石蜡燃料配方及制备方法。

背景技术

固液混合发动机具有安全可靠性高、可多次启动、可在较低成本下实现多次开关机和推力调节的特点。但以端羟基聚丁二烯为代表的传统燃料存在燃面退移速率较低的缺陷；为了满足发动机对推力的要求，往往需要通过设计复杂药型来增大燃面，但是采用复杂药型也会使燃料的装填密度降低并出现药柱加工困难的不利情况。20世纪90年代末，斯坦福大学研制出了以工业石蜡为主要组分的固体燃料，其密度不仅与端羟基聚丁二烯燃料相当，而且燃面退移速率是端羟基聚丁二烯燃料的3～4倍，使含石蜡燃料成为一种理想的固液混合发动机燃料。

固体石蜡属于热塑型材料，由于存在伸长率低、延伸性差的问题，所以以固体石蜡为主要组分的固体燃料不能满足发动机在储存、运输、点火过程中的力学要求，解决该问题最简单可行的方法，就是将具有力学性能的粘合剂和固体石蜡进行共混制备含石蜡燃料。考虑到端羟基聚丁二烯具有力学性能好、反应性适中、价格低廉等优点，因此广泛使用端羟基聚丁二烯作为粘合剂。此外，若需进一步提高含石蜡燃料的能量可使用含能粘合剂，考虑到燃料的成本问题可以使用聚叠氮缩水甘油醚作为粘合剂，但是端羟基聚丁二烯粘合剂和聚叠氮缩水甘油醚粘合剂均以羟基为官能团属于极性物质，而石蜡是烷烃混合物属于非极性物质，这两种粘合剂与石蜡的相容性均较差，因此在含石蜡燃料药浆的混合和固化过程中往往会出现分层现象，从而导致燃料制备成功率较低。

在现有文献“HTPB/石蜡基燃料燃面退移速率测试及调节技术”(国防科技大学，2014年硕士学位论文)中，公开了以固体石蜡、端羟基聚丁二烯、三-(2-甲基氮丙啶)氧化膦、Al粉为原料的石蜡基燃料配方。其制备工艺可分为混合、真空浇注、固化、整形四大部分；具体步骤为:按配方准确称量各组分，加入到捏合机中混合；在真空条件下，将固体燃料药浆经过花盘分散成许多细药条，而后浇入模具中；浇注完成后将模具放入固化箱内，在70℃条件下固化三天；固化完成后对燃料进行整形。该配方以三-(2-甲基氮丙啶)氧化膦为交联剂，交联剂与端羟基聚丁二烯发生反应，端羟基聚丁二烯分子交联为三维网状结构，石蜡作为基体将其包裹，提高了石蜡基燃料的力学性能。

发明专利201610021527.1公开了“一种含石蜡燃料的制备方法”，该制备方法通过对石蜡进行改性，在石蜡分子中引入可供扩链的羟基官能团，通过扩链反应提高石蜡的分子量提高含石蜡燃料的滴点，并且改性石蜡与粘结剂的相容性较好。该配方采用端羟基聚丁二烯作为粘结剂，三-(2-甲基氮丙啶)氧化膦作为固化剂和扩链剂，通过粘结剂与固化剂的反应提高含石蜡燃料的力学性能。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种含石蜡燃料配方及制备方法；通过制备改性聚乙烯，通过改性聚乙烯和固体石蜡的共混提高石蜡的粘度并使石蜡和粘合剂均匀混合，通过使用不同粘合剂获得能量特性不同的含石蜡燃料；提高固体石蜡与粘合剂的相容性并获得力学性能较高的含石蜡燃料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种含石蜡燃料配方及制备方法，其特征在于包括以下步骤:

步骤1.制备改性聚乙烯: