CN107512997A - 一种低燃速高能固体推进剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低燃速高能固体推进剂，属于固体推进剂技术领域，所述固体推进剂包含以下质量百分比含量的组分：增塑剂17.5‑22.5％、粘合剂6‑7.5％、氧化剂6.0％～8.0％、含能炸药48.0％～52.0％、金属燃料14.0％～16.0％、功能助剂1.0％～4.0％；其中，所述增塑剂包括增塑剂A和增塑剂B，所述增塑剂A由硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN组成；所述增塑剂B为丁基硝氧乙基硝胺Bu‑NENA或三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN中的一种或两种组合。本发明提供的推进剂有效解决高能量与低燃速相互矛盾的问题，在具备高能量的同时具有燃速低，标准静态燃速可降低至9mm/s以下。

Description

一种低燃速高能固体推进剂
技术领域
本发明涉及一种用于要求推进剂能量高、燃速低的高能固体推进剂配方，属于固体推进剂领域。
背景技术
高能固体推进剂是先进战略、战术导弹发动机的动力源，其性能直接影响导弹武器的作战效能和生存能力。由于高能量使得其高能固体推进剂普遍存在基础燃速高的特点，而先进固体火箭发动机长工作时间要求其推进剂具有较低的燃速。近几年，先进固体火箭发动机高能量、高装填、高质量比要求高能推进剂具有高伸长率和高模量的发展需求，更是提出了固体推进剂能量不断提高、标准静态燃速小于10mm/s的技术要求。
GAP/CL-20高能固体推进剂以GAP为粘合剂，含有CL-20炸药，标准实测比冲可达260s。由于GAP是一种侧链含有叠氮基团，每个叠氮基能提供314～398kJ的正生成热，因此推进剂玻璃化转变温度可降至-55℃，但因GAP结构中的叠氮基使得其基础燃速较高。另外，具有笼形结构的CL-20的热分解行为也与传统的炸药存在显著差异，在炸药粒度基本相当的情况下，CL-20标准静态燃速比传统的炸药标准静态燃速提高5～6mm/s。使得GAP/CL-20高能推进剂标准静态燃速达到15mm/s以上，无法满足未来新型战略武器型号发展技术需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种低燃速高能固体推进剂，6.86MPa静态燃速小于9mm/s，适用于战略、战术武器型号。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种低燃速高能固体推进剂，包含以下质量百分比含量的组分：
增塑剂17.5-22.5％、粘合剂6-7.5％、氧化剂6.0％～8.0％、含能炸药48.0％～52.0％、金属燃料14.0％～16.0％、功能助剂1.0％～4.0％；
其中，所述增塑剂包括增塑剂A和增塑剂B，所述增塑剂A由硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN组成；所述增塑剂B为丁基硝氧乙基硝胺Bu-NENA或三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN中的一种或两种组合。
在一可选实施例中，所述增塑剂A和增塑剂B的质量比为1：0.25-0.5。
在一可选实施例中，所述硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN的质量比为1：0.5-1.5。
在一可选实施例中，所述粘合剂为聚叠氮缩水甘油醚GAP或聚3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷PAMMO。
在一可选实施例中，所述含能炸药为炸药六硝基六氮杂异戊兹烷CL-20。
在一可选实施例中，所述氧化剂为高氯酸铵AP或硝酸铵AN。
在一可选实施例中，所述金属燃料为铝粉Al。
在一可选实施例中，所述功能助剂为固化剂、交联剂、安定剂和健合剂中的一种或一种以上组合。
在一可选实施例中，所述固化剂为多异氰酸酯LM-100或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或两种组合。
在一可选实施例中，所述交联剂为三乙醇胺TEA；所述安定剂为2-二硝基二苯胺2-NDPA；所述健合剂为中性聚合物键合剂NPBA。
本发明与现有技术相比，其主要的优点是：
(1)本发明提供的推进剂有效解决高能量与低燃速相互矛盾的问题，在具备高能量的同时具有燃速低，标准静态燃速可降低至9mm/s以下；；
(2)本发明提供的推进剂具有高能量，6.86MPa下实测比冲260～261s。
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。
本发明实施例提供了一种低燃速高能固体推进剂，包含以下质量百分比含量的组分：
增塑剂17.5-22.5％、粘合剂6-7.5％、氧化剂6.0％～8.0％、含能炸药48.0％～52.0％、金属燃料14.0％～16.0％、功能助剂1.0％～4.0％；
其中，所述增塑剂包括增塑剂A和增塑剂B，所述增塑剂A由硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN组成；所述增塑剂B为丁基硝氧乙基硝胺Bu-NENA或三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN中的一种或两种组合。
其中，所述增塑剂A和增塑剂B的质量比为1：0.25-0.5，增塑剂A中的硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN的质量比为1：0.5-1.5。
所述粘合剂为聚叠氮缩水甘油醚GAP或聚3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷PAMMO；所述含能炸药为炸药六硝基六氮杂异戊兹烷CL-20；所述氧化剂为高氯酸铵AP或硝酸铵AN；所述金属燃料为铝粉Al。所述功能助剂为固化剂、交联剂、安定剂和健合剂中的一种或一种以上组合；所述固化剂为多异氰酸酯LM-100或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或两种组合；所述交联剂为三乙醇胺TEA；所述安定剂为2-二硝基二苯胺2-NDPA；所述健合剂为中性聚合物键合剂NPBA。
本发明实施例中增塑比为1.5～3.5，固化剂的用量按固化参数R为1.3～1.5计算，R＝NCO总质量/OH总质量。
实施例1
(1)高能固体推进剂组成
组分(规格) 含量(％wt)
AP(国军标Ⅲ) 6.0
CL-20(20μm) 52.0
Al(Q3) 14.0
GAP 6.75
NG 7.5
BTTN 7.5
Bu-NENA 5.25
TDI 0.3
2-NDPA 0.4
TEA 0.2
NPBA 0.1
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：260.6s
6.86MPa标准静态燃速：8.3mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.68
实施例2
(1)高能固体推进剂组成
组分(规格) 含量(％wt)
AP(Ⅲ) 8.0
CL-20(20μm) 48.0
Al(Q3) 16.0
GAP 6.25
NG 7
BTTN 7
TMETN 4.75
TDI 0.4
2-NDPA 0.8
TEA 1.6
NPBA 0.2
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：261.0s
6.86MPa静态标准燃速：8.9mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.72
实施例3
(1)高能固体推进剂组成
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：260.2s
6.86MPa静态标准燃速：8.7mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.66
实施例4
(1)高能固体推进剂组成
组分(规格)(国军标) 含量(％wt)
AP(Ⅲ) 8.0
CL-20(20μm) 50.0
Al(Q3) 14.0
GAP 6
NG 6
BTTN 6
Bu-NENA 6
TDI 0.5
2-NDPA 0.6
TEA 2.5
NPBA 0.4
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：260.0s
6.86MPa静态标准燃速：8.7mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.65
实施例5
(1)高能固体推进剂组成
组分(规格) 含量(％wt)
AP(Ⅲ) 7.0
CL-20(5μm) 49.0
Al(Q3) 16.0
GAP 6.25
NG 7.5
BTTN 7.5
Bu-NENA 3.75
TDI 0.5
2-NDPA 0.5
TEA 1.5
NPBA 0.5
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：260.2s
6.86MPa静态标准燃速：8.5mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.63
实施例6
(1)高能固体推进剂组成
(2)高能固体推进剂性能
6.86MPa实测比冲：260.4s
6.86MPa静态标准燃速：8.3mm/s
燃速压强指数(3MPa～9MPa)：0.62
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种低燃速高能固体推进剂，其特征在于，包含以下质量百分比含量的组分：
增塑剂17.5-22.5％、粘合剂6-7.5％、氧化剂6.0％～8.0％、含能炸药48.0％～52.0％、金属燃料14.0％～16.0％、功能助剂1.0％～4.0％；
其中，所述增塑剂包括增塑剂A和增塑剂B，所述增塑剂A由硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN组成；所述增塑剂B为丁基硝氧乙基硝胺Bu-NENA或三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN中的一种或两种组合。
2.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述增塑剂A和增塑剂B的质量比为1：0.25-0.5。
3.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述硝化甘油NG和丁三醇三硝酸酯BTTN的质量比为1：0.5-1.5。
4.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述粘合剂为聚叠氮缩水甘油醚GAP或聚3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷PAMMO。
5.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述含能炸药为炸药六硝基六氮杂异戊兹烷CL-20。
6.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述氧化剂为高氯酸铵AP或硝酸铵AN。
7.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述金属燃料为铝粉Al。
8.根据权利要求1所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述功能助剂为固化剂、交联剂、安定剂和健合剂中的一种或一种以上组合。
9.根据权利要求8所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述固化剂为多异氰酸酯LM-100或甲苯二异氰酸酯TDI中的一种或两种组合。
10.根据权利要求8所述的低燃速高能固体推进剂，其特征在于，所述交联剂为三乙醇胺TEA；所述安定剂为2-二硝基二苯胺2-NDPA；所述健合剂为中性聚合物键合剂NPBA。
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