CN101338236B - 一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚二茂铁基化合物燃速促进剂及其制备方法。由高氯酸铵，端羟基聚丁二烯，燃速促进剂聚二茂铁基硅烷和甲苯二异氰酸酯混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。所制备的燃速促进剂可以明显的降低高氯酸铵的分解温度，效果优于常规的二茂铁燃速促进剂，且在推进剂的贮存过程中不易发生迁移和挥发，使推进剂的加工过程更加安全；推进剂的制备方法简单、易于操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂及其制备方法。
背景技术
二茂铁及其衍生物是重要的燃速促进剂，在航天工业和国防工业中有着重要的应用。因此，对二茂铁及其衍生物的合成及性能的研究十分重要。通常，常用的推进剂以小分子的二茂铁及其衍生物作为燃速促进剂，这种小分子的二茂铁及其衍生物易升华，并且其与高氯酸铵的微细粉末的混合对静电非常敏感，在推进剂加工过程中极易引起爆炸事故；而且其在贮存过程中容易发生迁移，从而使推进剂失效。所以人们对二茂铁及其衍生物进行了大量的研究工作以改进和提高其性能。常用的方法是在二茂铁化合物上面引入极性基团来提高其和推进剂中其他组分的相容性从而达到减少迁移的目的；也有一些研究工作是在二茂铁化合物上面引入活性基团如羟基、氨基等，然后和交联剂发生交联产生交联网络来阻止其迁移，但是这些化合物的合成过程较复杂。
发明内容
为了克服现有合成过程较复杂，本发明的目的在于提供一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂及其制备方法。该燃速促进剂在贮存的过程中不易迁移，和常规的二茂铁燃速促进剂相比，在相同的当量浓度下可以明显降低高氯酸铵的分解温度，进而可提高推进剂的燃烧速度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一、一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂
1)推进剂其组分按质量百分比组成如下：
高氯酸铵 70-80％，
粘结剂为端羟基聚丁二烯 15-25％，
燃速促进剂 1-5％，
固化剂为甲苯二异氰酸酯 0.2-1.5％；
2)所述的燃速促进剂结构如下所示：
其中的R1：-CH3、-OCH3或-Ph；R2：-CH3
其分子量范围为Mw：56000～322000
二、一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂制备方法，该方法的步骤如下：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样易与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁基聚合物的处理：
将固体粉末状聚二茂铁基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：
将高氯酸铵、端羟基聚丁二烯、聚二茂铁基硅烷溶液、甲苯二异氰酸酯按高氯酸铵、端羟基聚丁二烯、聚二茂铁基硅烷和甲苯二异氰酸酯质量百分比分别为70-80％、15-25％、1-5％和0.2-1.5％混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
本发明具有的有益效果是：
1)所制备的燃速促进剂可以明显的降低高氯酸铵的分解温度，效果优于常规的二茂铁燃速促进剂，且在推进剂的贮存过程中不易发生迁移和挥发，使推进剂的加工过程更加安全；
2)推进剂的制备方法简单、易于操作。
附图说明
图1是高氯酸铵TGA曲线。
图2是含2.0％聚二茂铁二甲基硅烷的推进剂的TGA曲线。
图3是含2.0％聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷的推进剂的TGA曲线。
图4是不同燃速促进剂TGA曲线叠加(a：100％高氯酸铵TGA曲线；b：2.0％聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷催化高氯酸铵TGA曲线；c：和2.0％聚二茂铁二甲基硅烷催化高氯酸铵TGA曲线)。
图5是含2.0％聚二茂铁苯基、甲基硅烷的推进剂TGA曲线。
图6是聚二茂铁苯基、甲基硅烷(a)和相同摩尔铁含量的聚二茂铁二甲基硅烷的效果比较。
图7是含2.0％聚二茂铁二甲基硅烷(Mw：322000)的推进剂TGA曲线
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
对比例1：
对比例的工艺流程及工艺参数如下表及图1所示：
表.1对比例1中各组分配比
| 组分 | 质量百分比 |
| 高氯酸铵 | 100％ |
实施例1：
配料表.2实施例1中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁二甲基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁二甲基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁二甲基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
实施例2：
配料表.3实施例2中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁二甲基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁二甲基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁二甲基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
实施例3：
配料表.4实施例3中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁二甲基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁二甲基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁二甲基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
推进剂的TGA测试结果见图2。
实施例4：
表.5对比例4中各组分配比
| 组分 | 质量百分比 |
| 高氯酸铵 | 76.5％ |
| 端羟基聚丁二烯 | 21％ |
| 聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷(58000) | 2.0％ |
| 甲苯二异氰酸酯固化剂(N-3390) | 0.5％ |
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、高氯酸铵、二茂铁溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
推进剂的TGA测试结果见图3。
实施例5：
表.6实施例5中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁甲基、苯基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁甲基、苯基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁甲基、苯基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
推进剂的TGA测试结果见图5。
实施例6：
表.7实施例6中各组分配比
| 组分 | 质量百分比 |
| 高氯酸铵 | 76.5％ |
| 端羟基聚丁二烯 | 21.0％ |
| 聚二茂铁二甲基硅烷(Mw：322000) | 2.0％ |
| 甲苯二异氰酸酯固化剂(N-3390) | 0.5％ |
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁二甲基硅烷的处理：
将固体粉末状不同分子量的聚二茂铁二甲基硅烷分别用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、不同分子量的聚二茂铁二甲基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
推进剂的TGA测试结果见图7。
实施例7：
表.8实施例7中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁甲基、苯基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁甲基、苯基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁甲基、苯基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
实施例8：
表.9实施例8中各组分配比
推进剂的制备：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样可使其与其他组分混合均匀。
2)聚二茂铁甲基、苯基硅烷的处理：
将固体粉末状聚二茂铁甲基、苯基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用。
3)推进剂配制：将端羟基聚丁二烯、粉末状高氯酸铵、聚二茂铁甲基、苯基硅烷溶液、固化剂等混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
图4是不同燃速促进剂TGA曲线叠加(a：100％高氯酸铵TGA曲线；b：2.0％聚二茂铁甲基、甲氧基硅烷催化高氯酸铵TGA曲线；c：和2.0％聚二茂铁二甲基硅烷催化高氯酸铵TGA曲线)。
Claims (2)
1.一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂，其特征在于：
1)推进剂其组分按质量百分比组成如下：
高氯酸铵 70～80％，
粘结剂为端羟基聚丁二烯 15～25％，
燃速促进剂 1～5％，
固化剂为甲苯二异氰酸酯 0.2～1.5％；
2)所述的燃速促进剂聚二茂铁基硅烷的结构如下所示：
其中的R1：-CH3、-OCH3或-Ph；R2：-CH3
其分子量范围为Mw：56000～322000。
2.根据权利要求1所述的一种含聚二茂铁基化合物燃速促进剂的推进剂制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
1)高氯酸铵的处理：
高氯酸铵使用前用研钵进行研磨，使颗粒状高氯酸铵变为粉末状，这样易与其他组分混合均匀；
2)聚二茂铁基聚合物的处理：
将固体粉末状聚二茂铁基硅烷用四氢呋喃进行溶解，制备成均匀的溶液备用；
3)推进剂配制：
将高氯酸铵、端羟基聚丁二烯、聚二茂铁基硅烷溶液、甲苯二异氰酸酯按高氯酸铵、端羟基聚丁二烯、聚二茂铁基硅烷和甲苯二异氰酸酯质量百分比分别为70-80％、15-25％、1-5％和0.2-1.5％混合均匀后，真空脱除溶剂，然后置于真空干燥箱中于50℃干燥至恒重。
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