CN109232144A - 一种橡胶型高温金属粒子发生剂 - Google Patents

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Abstract

一种橡胶型高温金属粒子发生剂，包括如下重量配比的组份：粘结剂：1%～6%；氧化剂：45%～60%；燃料：30%～40%；钝感剂：1%～4%；增塑剂：0%～2%；燃温调节剂：4%~10%；性能调节剂：0.5%～2%。本发明的发生剂无需固化交联，生产周期短，成本低。本发明的发生剂压制成型性好，常温单向压制，比压小于240MPa时，发生剂药柱的密度为理论密度的98.5%（Ф40mm）。本发明的发生剂生成的金属粒子温度约为1800K~2200K。其密度大于2.0g/cm3，摩擦感度小于20%，撞击感度为0。

Description

一种橡胶型高温金属粒子发生剂
技术领域
本发明涉及一种橡胶型高温金属粒子发生剂，属于推进剂配方研制领域。
背景技术
多年来，在航天领域，低温液体推进剂得到了美国、俄罗斯等国的广泛应用，液体发生剂的燃料主要有醇类（甲醇、乙醇和异丙醇等）、肼类（肼、一甲基肼等）、烃类（煤油、甲烷、乙烷等）和氢类（液氢）等。在发射前，发射台附近将聚集一定浓度的可燃气体，积聚到一定程度将有发生爆炸的可能，这将成为火箭发射时的危险源。一旦发生爆炸，对发射场的设备及设施造成损坏，带来很大的经济损失和社会影响。
目前影像资料显示，美国的亚特兰蒂斯航天飞机、龙飞船在发射前采用高温粒子点燃可燃气体，相关技术目前尚未见国内外公开的文献报道；欧洲空间局、日本采用长明火点燃可燃气体。
发明内容
本发明提供了一种可靠性高，安全性能好的橡胶型高温金属粒子发生剂，该橡胶型高温金属粒子发生剂能够产生大量的高温金属粒子可以点燃可燃气体，进而消除危险隐患，是一种全新的提高安全方法。
本发明的技术解决方案是：一种高温高速金属粒子发生剂，其特征在于包括如下重量配比的组份：
粘结剂：1%～6%；
氧化剂：45%～60%；
燃料：30%～40%；
钝感剂：1%～4%；
增塑剂：0%～2%；
燃温调节剂：4%~10%；
性能调节剂：0.5%～2%。
本发明所述组份的优选配比为：
粘结剂：2%～6%；
氧化剂：45%～55%；
燃料：30%～40%；
钝感剂：1.5%～4%；
增塑剂：0%～2%；
燃温调节剂：4%～10%；
性能调节剂：0.5%～2%。
所述的粘结剂为氟橡胶，顺丁橡胶（BR），硅橡胶（MQV），丙烯腈橡胶，丙烯酸酯橡胶（AR），三元乙丙橡胶，聚异丁烯（PIB）的一种或组合。
所述的氧化剂为高氯酸铵（AP），高氯酸钾（KP），硝酸钾（KN），硝酸钠，硝酸铵（AN），硝酸钡的一种或组合。
所述燃料为碳，铝粉（Al），镁粉（Mg）、镁铝合金粉，硼粉（B），钛粉（Ti），镍粉（Ni）、硅粉（Si），硼镁合金，硼铝合金，二酰甘油（DAG），草酰二肼（ODH）的一种或组合；所述燃料的粒度为1μm～30μm，燃料颗粒为球形或类球形。
所述钝感剂为石墨，石墨烯、硬脂酸钙，硬脂酸，聚乙烯蜡，聚丙烯蜡的一种或组合。
所述增塑剂为癸二酸二辛酯（DOS），己二酸二辛酯（DOA），乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC），N-丁基硝氧乙基硝胺（BuNENA），双(2, 2–二硝基丙基)缩甲醛和双(2, 2–二硝基丙基)缩乙醛组成的混合物（BDNPF/A）一种或组合。
所述燃温调节剂为草酸铵，草酰胺（OAM），二羟基乙二肟（DHG）中的一种或组合。
所述的性能调节剂为氧化铁（Fe2O3），卡托辛（GFP），三氧化二铬（Cr2O3），二茂铁，氧化锌（ZnO），氧化铜、氧化铬、亚铬酸铜等混合物（C.C）的一种或组合。
所述的氧化剂采取了颗粒级配，粗颗粒氧化剂的粒度为200μm～300μm，占氧化剂总质量的55%～75%，细颗粒氧化剂的其粒度为20μm～60μm，占氧化剂总质量的25%～45%，氧化剂颗粒晶型为球形或类球形。
本发明配方中各组分按规定配比采用直接法制备发生剂造型粉。
本发明与现有技术相比，具有以下优势：
（1）本发明发生剂压制成型，无需固化交联，生产周期短，成本低；
（2）本发明发生剂压制成型性好，常温单向压制，比压小于240MPa时，发生剂药柱的密度为理论密度的98.5%（Ф40mm）；
（3）本发明发生剂生成的金属粒子温度约为1800K~2200K；
（4）密度大于2.0g/cm3，摩擦感度小于20%，撞击感度为0，摩擦感度测试条件为3.92MPa，90°，撞击感度测试条件为10kg，25cm。
具体实施方式
实施例1
一种高温高速金属粒子发生剂，其配方组成（按质量百分比计算）如下：
粘结剂：F橡胶，1%；顺丁橡胶，1%
氧化剂：AP，20%；KP，40%；其中，d50为298μm的AP含量为20%，d50为288μm的KP含量为20%，d50为55μm的KP含量为20%；
燃料：镁铝合金，5%；Al粉，15%；Ti粉，10%；
钝感剂：聚乙烯蜡，2%；
增塑剂：DOS，0.5%；
燃温调节剂：OMA：4%；
性能调节剂：Fe2O3，0.5%；GFP，1.0%；
该发生剂的性能如下：
理论密度：2.277g/cm3；
压制性能：比压220MPa时，发生剂药柱（Ф40mm）的密度为2.243g/cm3
该发生剂生成的金属粒子温度为2150K；
摩擦感度为16%，撞击感度为0。
实施例2
粘结剂：丙烯酸酯橡胶，4%；
氧化剂：KP，20%；硝酸钡，25%；d50为55μm的KP含量为15%，d50为288μm的KP含量为5%，d50为298μm的BaNO3含量为20%；
燃料：Al粉，20%；硅粉，5%；镍粉，15%；
钝感剂：聚乙烯蜡，0.5%；石墨，0.5%；
增塑剂：DOS，1%；
燃温调节剂：DHG：5%；草酸铵，3%；
性能调节剂：Fe2O3，0.5%；氧化锌（ZnO），0.5%；
该发生剂的性能如下：
理论密度：2.310g/cm3；
压制性能：比压200MPa时，发生剂药柱（Ф40mm）的密度为2.275g/cm3；
该发生剂生成的金属粒子温度为1950K；
摩擦感度为12%，撞击感度为0。
实施例3
粘结剂：F橡胶，4%；三元乙丙橡胶，2%；
氧化剂：AP，10%；KP，15%；硝酸钡：20%；d50为55μm的KP含量为15%，d50为298μm的AP含量为10%，d50为298μm的BaNO3含量为20%；
燃料：镁铝合金，21%；钛粉，14%；
钝感剂：聚丙烯蜡，1%；石墨烯，1%；
增塑剂：BDNPF/A，1%
燃温调节剂：DHG：10%；
性能调节剂：Fe2O3，0.5%；Cr2O3，0.5%。
该发生剂的性能如下：
理论密度：2.463g/cm3；
压制性能：比压160MPa时，发生剂药柱（Ф40mm）的密度为2.426g/cm3；
该发生剂生成的金属粒子温度为1810K；
摩擦感度为0%，撞击感度为0。
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)

1.一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于包括如下重量配比的组份：
粘结剂：1%～6%；
氧化剂：45%～60%；
燃料：30%～40%；
钝感剂：1%～4%；
增塑剂：0%～2%；
燃温调节剂：4%~10%；
性能调节剂：0.5%～2%。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于所述组份的配比为：
粘结剂：2%～6%；
氧化剂：45%～55%；
燃料：30%～40%；
钝感剂：1.5%～4%；
增塑剂：0%～2%；
燃温调节剂：4%～10%；
性能调节剂：0.5%～2%。
3.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的粘结剂为氟橡胶，顺丁橡胶（BR），丙烯腈橡胶，硅橡胶，丙烯酸酯橡胶（AR），三元乙丙橡胶，聚异丁烯（PIB）的一种或组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的氧化剂为高氯酸铵（AP），高氯酸钾（KP），硝酸钾（KN），硝酸钠，硝酸铵（AN），硝酸钡的一种或组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的燃料为碳，铝粉（Al），镁粉（Mg）、镁铝合金粉，硼粉（B），钛粉（Ti），镍粉（Ni）、硅粉（Si），硼镁合金，硼铝合金，二酰甘油（DAG），草酰二肼（ODH）的一种或组合；所述燃料的粒度为1μm～30μm，燃料颗粒为球形或类球形。
6.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的钝感剂为石墨，石墨烯、硬脂酸钙，硬脂酸，聚乙烯蜡，聚丙烯蜡的一种或组合。
7.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的增塑剂为癸二酸二辛酯（DOS），己二酸二辛酯（DOA），乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC），N-丁基硝氧乙基硝胺（BuNENA），双(2, 2–二硝基丙基)缩甲醛和双(2, 2–二硝基丙基)缩乙醛组成的混合物（BDNPF/A）一种或组合。
8.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的燃温调节剂为草酸铵，草酰胺（OAM），二羟基乙二肟（DHG）的一种或组合。
9.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于：所述的性能调节剂为氧化铁（Fe2O3），卡托辛（GFP），三氧化二铬（Cr2O3），二茂铁，氧化锌（ZnO），氧化铜、氧化铬、亚铬酸铜等混合物（C.C）的一种或组合。
10.根据权利要求1或2所述的一种橡胶型高温金属粒子发生剂，其特征在于:氧化剂采取了颗粒级配，粗颗粒氧化剂的粒度为200μm～300μm，占氧化剂总质量的55%～75%，细颗粒氧化剂的其粒度为20μm～60μm，占氧化剂总质量的25%～45%，氧化剂颗粒晶型为球形或类球形。
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