CN105777459B - 一种低压强指数低残渣燃气发生剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低压强指数低残渣燃气发生剂及其制备方法，包含氧化剂：55%~80%，特殊添加剂：5%~30%，粘合剂：5%~20%，固化剂：0.5%~2.0%，其它类添加剂0~6.0%。其中氧化剂为高氯酸铵，特殊添加剂为硫化铅与硫酸铵的组合，粘合剂为端羟基聚丁二烯，固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯、或多官能度脂肪族二异氰酸酯的一种或组合。本发明制造出的燃气发生剂，原材料不含金属粉，具有低燃温、低压强指数、低温度敏感系数、低残渣且性能易于调节等特点，可用于宽温度适应范围的常规武器辅助动力源。

Description

一种低压强指数低残渣燃气发生剂及其制备方法
技术领域
本发明属于复合固体推进剂燃气发生剂领域，具体地，本发明涉及一种用于燃气发生器和其它气体发生器的低压强指数低残渣燃气发生剂。
背景技术
燃气发生剂是复合固体推进剂的一个分支，燃烧产生的燃气作为驱动辅助动力装置的工质，将化学能转变成机械能或电能。由于燃气发生器结构简单、质量轻、使用方便，它被广泛应用于液体火箭涡轮起动器、增压器，固体火箭导弹推力向量控制、弹体和弹头滚动控制的伺服系统、弹射装置、发射车的竖立装置，末助推以及涡轮电机和舵机控制等领域。
现部分常规武器辅助动力装置对燃气发生剂提出更高要求，具体表现在要求燃气发生剂同时具有燃烧温度低、压强指数低、残渣低等性能特点，且性能易于调节，用来满足日益复杂燃气发生器的设计要求。
发明内容
本发明解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种不含金属粉、低燃烧温度、低压强指数、低温度敏感系数、低残渣和性能易于调节的低压强指数低残渣燃气发生剂。可用于宽温度适应范围的常规武器辅助动力源。
本发明的目的还在于提供了上述低压强指数低残渣燃气发生剂的制备方法。
除有说明外，本发明中采用的比例为质量配比。
本发明的技术解决方案是：一种低压强指数低残渣的燃气发生剂，其特征在于包括下列质量百分比组份：除有说明外，本发明中采用的比例为质量配比。
氧化剂：55％～80％，
特殊添加剂：5％～30％，
粘合剂：5％～20％，
固化剂：0.5％～2.0％，
其它添加剂：0～6.0％。
本发明的优选配方为：
氧化剂：65％～80％，
特殊添加剂：5％～20％，
粘合剂：10％～15％，
固化剂：0.5％～1.5％，
其它添加剂：0～6.0％。
本发明所述氧化剂为高氯酸铵。
本发明所述所述的特殊添加剂为硫化铅与硫酸铵的组合。
本发明所述硫酸铵粒度选择为75μm～375μm。。
本发明所述粘合剂为端羟基聚丁二烯。
本发明所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯、或多官能度脂肪族二异氰酸酯的一种或组合。
本发明所述其它添加剂为癸二酸二辛酯、或乙酰柠檬酸三乙酯、或甘油三碳酸三乙酯、或亚铬酸铜、或正辛基二茂铁、或叔丁基二茂铁、或碳黑、或三乙醇胺、或N,N-二苯基对苯二胺的组合。
本发明的制备工艺包括：
(1)将所述组分按上述所选定配方比例称量；
(2)将上述组分放入立式混合机中进行混合，混合温度40℃～60℃，混合时间50min～80min，得料浆；
(3)将料浆真空喷淋浇注到模具中或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃油浴烘箱或烘房中固化3～7天。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明所用的特殊添加剂含有硫酸铵，硫酸铵具有强烈的降燃温的作用，少量的加入即能显著降低燃气发生剂的燃烧温度，易于获得燃烧温度较低的配方。选择75μm～375μm粒度范围的硫酸铵在保证降温效果的前提下，同时，带来了良好的加工工艺。
(2)本发明所用的特殊添加剂为硫化铅与硫酸铵的组合，硫酸铵的加入在降低燃温的同时可以有效降低燃速压强指数，硫化铅的加入与硫酸铵起到协同作用，使得配方的燃速压强指数降低更为显著，最低可达到0.1。
(3)本发明可通过调整特殊添加剂的配比及添加量、燃烧调节剂的种类及添加量、氧化剂的粒度级配等调节燃烧性能，因而，有着更宽的燃烧性能调节范围。
(4)本发明不含金属粉，所用的特殊添加剂含具有强烈的降燃温的作用硫酸铵，获得低燃烧温度的同时，使降温剂的用量降到最低，从而获得了低残渣配方。
本发明提供的低压强指数低残渣燃气发生剂具有不含金属粉、低燃温、低压强指数、低温度敏感系数、低残渣和性能易于调节的特点，可用于宽温度适应范围的常规武器辅助动力源。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明不仅限于实施例。
实施例1
(1)燃气发生剂组成
配方组成 质量百分比(％)
端羟基聚丁二烯 13.91
异佛尔酮二异氰酸酯 1.35
高氯酸铵 75.5
硫酸铵 6.5
硫化铅 0.50
癸二酸二辛酯 1.50
三乙醇胺 0.05
N,N-二苯基对苯二胺 0.09
亚铬酸铜 0.50
碳黑 0.10
(2)燃气发生剂性能
比冲，N*s/kg 2249
特征速度，m/s 1392
燃气平均分子量，g/mol 22.5
发气量，L/kg 995
燃速(10MPa)，mm/s 8.42
压强指数n(7MPa～13MPa) 0.13
燃温，K 2255
残渣含量，％ 3.4
实施例2
(1)燃气发生剂组成
配方组成 质量百分比(％)
端羟基聚丁二烯 13.79
异佛尔酮二异氰酸酯 1.44
高氯酸铵 75.0
硫酸铵 7.0
硫化铅 0.50
乙酰柠檬酸三乙酯 2.0
正辛基二茂铁 0.10
N,N-二苯基对苯二胺 0.07
碳黑 0.10
(2)燃气发生剂性能
比冲，N*s/kg 2240
特征速度，m/s 1386
燃气平均分子量，g/mol 22.5
发气量，L/kg 996
燃速(10MPa)，mm/s 8.02
压强指数n(7MPa～13MPa) 0.11
燃温，K 2235
残渣含量，％ 3.5
实施例3
(1)燃气发生剂组成
配方组成 质量百分比(％)
端羟基聚丁二烯 14.86
甲苯二异氰酸酯 0.90
高氯酸铵 73.5
硫酸铵 8.5
硫化铅 0.50
甘油三碳酸三乙酯 1.50
叔丁基二茂铁 0.14
碳黑 0.10
(2)燃气发生剂性能
比冲，N*s/kg 2206
特征速度，m/s 1365
燃气平均分子量，g/mol 22.5
发气量，L/kg 999
燃速(10MPa)，mm/s 9.12
压强指数n(7MPa～13MPa) 0.11
燃温，K 2163
残渣含量，％ 3.7
实施例4
(1)燃气发生剂组成
配方组成 质量百分比(％)
端羟基聚丁二烯 13.91
异佛尔酮二异氰酸酯 1.35
高氯酸铵 73.0
硫酸铵 9.0
硫化铅 0.50
癸二酸二辛酯 2.0
正辛基二茂铁 0.14
碳黑 0.10
(2)燃气发生剂性能
比冲，N*s/kg 2199
特征速度，m/s 1360
燃气平均分子量，g/mol 22.4
发气量，L/kg 1001
燃速(10MPa)，mm/s 9.19
压强指数n(7MPa～13MPa) 0.13
燃温，K 2142
残渣含量，％ 3.7
本发明可用于但不仅仅用于宽温度适应范围的常规武器辅助动力源，未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种低压强指数低残渣燃气发生剂，其特征在于包括下列质量百分比组份：
氧化剂 73%—75.5%，
特殊添加剂 7%—9.5%，
粘合剂 13.79%—14.86%，
固化剂 0.9%—1.44%，
其它添加剂 1.74—2.27%；
其中氧化剂为高氯酸铵，粘合剂为端羟基聚丁二烯，特殊添加剂为硫化铅与硫酸铵的组合；特殊添加剂硫化铅与硫酸铵的比例为1:13—18；所述硫酸铵粒度选择为75µm—375µm；
所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯；
所述其他添加剂为癸二酸二辛酯、乙酰柠檬酸三乙酯、甘油三碳酸三乙酯、或亚铬酸铜、正辛基二茂铁、叔丁基二茂铁、碳黑、三乙醇胺、N,N-二苯基对苯二胺中的一种或组合。
2.一种权利要求1所述的低压强指数低残渣燃气发生剂的制备方法，其特征在于包括：
（1）将所述组分按所述配方比例称量；
（2）将上述组分放入混合机中进行混合，混合温度40℃—60℃，混合时间50min—80min，得料浆；
（3）将料浆真空喷淋浇注到模具中或浇注到发动机中，然后放在50℃—70℃油浴烘箱或烘房中固化3—7天。
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