CN108794284A - 一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂 - Google Patents

一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂 Download PDF

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乔应克
鲁国林
刘轩
王文博
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Abstract

本发明提供了一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，包括粘合剂：10％～20％、固化剂：1％～5％、增塑剂：4～10％、氧化剂：30～80％、降温剂：0～50％、燃烧调节剂：0～5％，其中固化剂为二聚脂肪酸二异氰酸酯(DDI)，本发明的燃气发生剂1MPa～25MPa燃速压强指数(n)小于0.15、燃温在1000K～2000K之间可控，是一种DDI固化宽压强范围的平台燃气发生剂，可在较宽压强范围内实现平台效应。

Description

一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂
技术领域
本发明属于固体推进剂领域，涉及一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯(DDI)为固化剂的平台燃气发生剂。
背景技术
燃气发生剂是一种特殊的固体推进剂，具有低燃温、发气量大等特点，作为一种特殊的辅助能源及气源，在军用和民用等诸多领域的辅助动力系统具有很高的应用价值。我国于20世纪80年代开始从事燃气发生剂的研制工作，目前发展较为成熟，采用的固化剂多为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、多缩二脲多异氰酸酯(N100，六次甲基二异氰酸酯与H2O的反应物)等，其燃速一般在30mm/s以下，燃速压强指数(n)一般在0.2～0.65范围内。
随着燃气发生剂在导弹和火箭等诸多领域的应用和发展，对燃气发生剂的性能要求越来越高。为保证发动机安全稳定工作，避免燃烧室内压力的变化对燃烧室的影响，同时消除发动机的消极质量，提高其质量比和射程以及导弹的射击精度，要求燃气发生剂具有较低的燃速压强指数，在一定的压强范围内实现稳定燃烧。
发明内容
本发明的目的是克服背景技术的不足，提供一种在较宽压强范围内具有平台效应的燃气发生剂，该燃气发生剂使用新型固化剂二聚脂肪酸二异氰酸酯(DDI)、在较宽压强范围下具有平台效应。
本发明的技术方案是，一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，包含按质量百分比计的下列组份：粘合剂：10％～20％；固化剂：1％～5％；增塑剂：4～10％；氧化剂：30～80％；降温剂：0～50％；燃烧调节剂：0～5％；其中固化剂为二聚脂肪酸二异氰酸酯。
进一步的，上述粘合剂为端羟基聚丁二烯(HTPB)、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)、聚3，3-双叠氮甲基氧杂丁烷-四氢呋喃(PBT)中的一种或一种以上的组合。
进一步的，上述增塑剂为癸二酸二辛脂(KZ)、0-乙酰基乙柠檬酸三乙酯(ATC)、硝化甘油(NG)中的一种或一种以上的组合。
进一步的，上述氧化剂为高氯酸铵(AP)。
进一步的，上述降温剂为草酸铵(AO)和/或二羟基乙二肟(DHG)等中的一种或一种以上的组合。
进一步的，上述燃烧调节剂为三氧化二铁(Fe2O3)、辛基二茂铁(T27)、二茂铁(FC)、2,2-双(乙基二茂铁)丙烷(GFP)中的一种或一种以上的组合。
本发明的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，具有以下性能参数：燃温：在1000K至2000K范围内可调；压强指数(1～25MPa):在0～0.15范围内；燃速:7mm/s(6.86MPa下)左右；密度：在1.55～1.7g/cm3范围内；最大抗拉强度：(20℃)在1.0～1.5MPa范围内；最大伸长率：≥20％。
本发明还提供了上述以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将各组份按照配方比例称量；(2)将步骤(1)称量的原材料放入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合一段时间制得料浆；(3)将料浆真空喷淋浇注到模具或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃左右的油浴烘箱中固化5～10天，得到以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂。
本发明在传统推进剂配方选用了一种新型固化剂——二聚脂肪酸二异氰酸酯，所得的燃气发生剂在1MPa～25MPa压强范围内具有较低(小于0.15)的燃速压强指数。
本发明的优点如下：
1.本发明以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂在1MPa～25MPa的燃速压强指数小于0.15，明显小于现有技术；
2.本发明以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂的燃温在1000K～2000K之间可控。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，按照下表1中(1)燃气发生剂组成所列的配方组成及含量选择和称量原料、按照说明书部分描述的方法进行制备，得到产品的性能如下表1中(2)燃气发生剂性能所示。
表1实施例1的燃气发生剂的配方组成及性能
(1)燃气发生剂组成
(2)燃气发生剂性能
实施例2
一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，按照下表2中(1)燃气发生剂组成所列的配方组成及含量选择和称量原料、按照说明书部分描述的方法进行制备，得到产品的性能如下表2中(2)燃气发生剂性能所示。
表2实施例2的燃气发生剂的配方组成及性能
(1)燃气发生剂组成
(2)燃气发生剂性能
实施例3
一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，按照下表3中(1)燃气发生剂组成所列的配方组成及含量选择和称量原料、按照说明书部分描述的方法进行制备，得到产品的性能如下表3中(2)燃气发生剂性能所示。
表3实施例3的燃气发生剂的配方组成及性能
(1)燃气发生剂组成
(2)燃气发生剂性能
实施例4
一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，按照下表4中(1)燃气发生剂组成所列的配方组成及含量选择和称量原料、按照说明书部分描述的方法进行制备，得到产品的性能如下表4中(2)燃气发生剂性能所示。
表4实施例4的燃气发生剂的配方组成及性能
(1)燃气发生剂组成
(2)燃气发生剂性能
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，它包含按质量百分比计的下列组分：
粘合剂：10％～20％；
固化剂：1％～5％；
增塑剂：4～10％；
氧化剂：30～80％；
降温剂：0～50％；
燃烧调节剂：0～5％；
所述固化剂为二聚脂肪酸二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述粘合剂为端羟基聚丁二烯、环氧丙烷－四氢呋喃的共聚醚、端羟基聚叠氮缩水甘油醚、聚3,3-双叠氮甲基氧杂丁烷-四氢呋喃中的一种或一种以上的组合。
3.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述增塑剂为癸二酸二辛脂、0-乙酰基乙柠檬酸三乙酯、硝化甘油中的一种或一种以上的组合。
4.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述氧化剂为高氯酸铵。
5.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述降温剂为草酸铵和/或二羟基乙二肟。
6.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述燃烧调节剂为三氧化二铁、辛基二茂铁、二茂铁、2,2-双(乙基二茂铁)丙烷中的一种或一种以上的组合。
7.如权利要求1所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂，其特征在于，所述以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂具有以下性能参数：
燃温：在1000K至2000K范围内可调；
压强指数(1～25MPa):在0～0.15范围内；
燃速:7mm/s(6.86MPa下)左右；
密度：在1.55～1.7g/cm3范围内；
最大抗拉强度：(20℃)在1.0～1.5MPa范围内；
最大伸长率：≥20％。
8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将各组份按照配方比例称量；
(2)将步骤(1)称量的原材料放入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合一段时间制得料浆；
(3)将料浆真空喷淋浇注到模具或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃左右的油浴烘箱中固化5～10天，得到以二聚脂肪酸二异氰酸酯为固化剂的燃气发生剂。
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