CN108395361A - 一种洁净燃气发生剂及其制备方法 - Google Patents

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乔应克
鲁国林
占明明
刑瑞英
张军民
郑广鹏
张艳
李志勇
刘轩
孙晓飞
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Abstract

本发明涉及一种洁净燃气发生剂及其制备方法，包含以下质量百分比的原料：增塑剂3％～20％，粘合剂和固化剂8％～30％，氧化剂0～80％，降温剂20％～75％，燃烧调节剂0～5％；制备步骤：(1)将粘合剂、固化剂、氧化剂、降温剂、增塑剂按照质量百分比加入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间45min～100min，制得料浆；(2)将料浆真空喷淋浇注到模具或发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化5～10天。本发明具有燃气洁净无HCl，燃温低，燃速调节范围宽等优点。

Description

一种洁净燃气发生剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及炸药或热剂的组合物，具体涉及一种洁净燃气发生剂及其制备方法。
背景技术
燃气发生剂为特种复合型固体推进剂，目前普遍采用的是AP型复合固体燃气发生剂，广泛应用于导弹辅助动力源燃气发生器装置中。现役武器型号普遍采用的是AP型复合固体燃气发生剂，其燃烧过程中产生大量固体残渣10％～20％(质量百分比)，且含有大量的HCl气体。
随着武器装备性能水平的提高，对各分系统的性能要求和重量要求越来越严格，现有的燃气伺服系统已经无法满足型号武器的要求，燃气舵机以及全燃气伺服系统被提上了日程。为此，需要研制低温、高效、清洁无腐蚀性的燃气发生剂。
目前国内公开报道的洁净燃气发生剂主要有AN型、硝胺型和DHG型等，这些配方使用的惰性增塑剂(如：己二酸二辛酯(DOA)、壬二酸二辛酯(DOZ)、癸二酸二辛酯(DOS)等)及惰性粘合剂(如：端羟基聚丁二烯(HTPB)、端羧基聚丁二烯(CTPB)等)，配方中氧含量低，导致配方存在点火性能差及燃速低(一般5mm/s以下)等一系列问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种洁净燃气发生剂及其制备方法，该洁净燃气发生剂选用含能增塑剂及聚醚粘合剂，提高燃气发生剂氧含量及燃速，解决点火性能差的难题，降低了燃烧产物中固体残渣含量，提高了产气量，同时保持了燃气发生剂低燃温的特点。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
增塑剂：3％～20％；
粘合剂和固化剂：8％～30％；
氧化剂：0～80％；
降温剂：20％～75％；
燃烧调节剂：0～5％。
在一具体的实施方式中，所述增塑剂为硝化甘油(NG)、二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)、乙二醇二硝酸酯(EGDN)、三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、三羟甲基甲烷三硝酸酯(TMMTN)、1,2,4－丁三醇三硝酸酯(BTTN)、甘油四硝酸酯(DGTN)、一缩二乙二醇二硝酸酯(DEGDN)中的一种或一种以上组合。
在一具体的实施方式中，所述粘合剂为环氧丙烷－四氢呋喃的共聚醚(PET)、端羟基聚叠氮缩水甘油醚(GAP)中的一种或两种组合。
在一具体的实施方式中，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,6己二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷－4,4’－二异氰酸酯(MDI)、改性六次甲基多异氰酸酯(N100)中的一种或一种以上组合。
在一具体的实施方式中，所述氧化剂为硝酸铵(AN)、黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)中的一种或一种以上组合。
在一具体的实施方式中，所述降温剂为草酰胺(OAM)、草酸铵(AO)、二羟基乙二肟(DHG)中的一种或一种以上组合。
在一具体的实施方式中，所述燃烧调节剂为五氧化二钒、三氧化二铁、四氧化三铅、四氧化三铁、三氧化二铬、亚铬酸铜中的一种或一种以上组合。
本发明的另一个目的是由下述技术方案实现的：一种洁净燃气发生剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘合剂、固化剂、氧化剂、降温剂、增塑剂、燃烧调节剂按照质量百分比加入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间45min～100min，制得料浆；
(2)将料浆真空喷淋浇注到模具或发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化5～10天。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明选用含能增塑剂及聚醚粘合剂，提高燃气发生剂氧含量及燃速，解决点火性能差的难题，降低了燃烧产物中固体残渣含量，提高了产气量，同时保持了燃气发生剂低燃温的特点。
2、本发明的燃烧产物无HCl，残渣含量在2％以下。
3、本发明的燃速调节范围宽，燃速1mm/s～12mm/s可调。
4、本发明的燃温低，燃温可以控制在1600℃以下，并在1000℃～2000℃可调。
5、本发明的压强指数范围0.3～0.8，最大抗拉强度范围1.0～1.5MPa(20℃)，最大伸长率＞20％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
配方组成 含量(％)
硝化甘油(NG)+1,2,4－丁三醇三硝酸酯(BTTN) 14
端羟基聚叠氮缩水甘油醚(GAP)+甲苯二异氰酸酯(TDI) 16
硝酸铵(AN) 34
二羟基乙二肟(DHG)+草酸铵(AO) 32
三氧化二铁+五氧化二钒 4
洁净燃气发生剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粘合剂、固化剂、氧化剂、降温剂、增塑剂按照质量百分比加入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间45min～100min，制得料浆；
(2)将料浆真空喷淋浇注到模具或发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化5～10天。
洁净燃气发生剂的性能：
实施例二：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
洁净燃气发生剂的性能：
密度(g/cm3) 1.59
特征速度(m/s) 1163
燃气平均分子量(g/mol) 20.15
7MPa下燃速(mm/s) 4.2
压强指数 0.51
燃温(℃) 1125
残渣(％) 0.2
实施例三：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
洁净燃气发生剂的性能：
密度(g/cm3) 1.63
特征速度(m/s) 1079
燃气平均分子量(g/mol) 22.6
7MPa下燃速(mm/s) 3.2
压强指数 0.52
燃温(℃) 1050
残渣(％) 1.1
实施例四：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
洁净燃气发生剂的性能：
密度(g/cm3) 1.63
特征速度(m/s) 1270
燃气平均分子量(g/mol) 21.8
7MPa下燃速(mm/s) 1.8
压强指数 0.61
燃温(℃) 1575
残渣(％) 1.6
实施例五：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
洁净燃气发生剂的性能：
密度(g/cm3) 1.63
特征速度(m/s) 1270
燃气平均分子量(g/mol) 21.8
7MPa下燃速(mm/s) 7.1
压强指数 0.37
燃温(℃) 1575
残渣(％) 1.2
实施例六：
一种洁净燃气发生剂，包含以下质量百分比的原料：
洁净燃气发生剂的性能：
上述实施例中未详细说明部分，属于本领域技术人员的公知常识。
最后需要说明的是，上面实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制，虽然参照实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的精神和相关范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种洁净燃气发生剂，其特征在于：包含以下质量百分比的原料：
增塑剂：3％～20％；
粘合剂和固化剂：8％～30％；
氧化剂：0～80％；
降温剂：20％～75％；
燃烧调节剂：0～5％。
2.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述增塑剂为硝化甘油、二缩三乙二醇二硝酸酯、乙二醇二硝酸酯、三羟甲基乙烷三硝酸酯、三羟甲基甲烷三硝酸酯、1,2,4－丁三醇三硝酸酯、甘油四硝酸酯、一缩二乙二醇二硝酸酯中的一种或一种以上组合。
3.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述粘合剂为环氧丙烷－四氢呋喃的共聚醚、端羟基聚叠氮缩水甘油醚中的一种或两种组合。
4.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、1,6己二异氰酸酯、二苯基甲烷－4,4’－二异氰酸酯、改性六次甲基多异氰酸酯中的一种或一种以上组合。
5.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述氧化剂为硝酸铵、黑索今、奥克托今中的一种或一种以上组合。
6.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述降温剂为草酰胺、草酸铵、二羟基乙二肟中的一种或一种以上组合。
7.根据权利要求1所述的洁净燃气发生剂，其特征在于：所述燃烧调节剂为五氧化二钒、三氧化二铁、四氧化三铅、四氧化三铁、三氧化二铬、亚铬酸铜中的一种或一种以上组合。
8.一种权利要求1所述的洁净燃气发生剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将粘合剂、固化剂、氧化剂、降温剂、增塑剂按照质量百分比加入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间45min～100min，制得料浆；
(2)将料浆真空喷淋浇注到模具或发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化5～10天。
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