CN109556991A - 一种模拟固体推进剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模拟固体推进剂及其制备方法，尤其涉及一种耐候性好的模拟固体推进剂，属于模拟复合固体推进剂技术领域，所述的模拟推进剂主要用作非作战环境固体推进剂替代，具有不可燃烧安全的特性，耐候性好是指推进剂在光照、冷热、风雨和潮湿等综合影响的自然条件下储存五年仍然保持力学性能偏差不小于85％。本发明的模拟固体推进剂密度在1.4～2.0g/cm3范围内可调；且成药后对光照、湿度和温度不敏感，不需采取专门的防潮保护措施，贮存过程中性能几乎不下降，不会对壳体造成腐蚀现象。

Description

一种模拟固体推进剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种模拟固体推进剂及其制备方法，尤其涉及一种耐候性好的模拟固体推进剂，属于模拟复合固体推进剂技术领域，所述的模拟推进剂主要用作非作战环境固体推进剂替代，具有不可燃烧安全的特性，耐候性好是指推进剂在光照、冷热、风雨和潮湿等综合影响的自然条件下储存五年仍然保持力学性能偏差不小于85％。
背景技术
出于模型展示、结构设计考核、配重、军事训练等非作战环境的应用，目前在武器研制及装备生产中经常需要使用不可燃烧推进剂制作模拟固体发动机，采用的不可燃烧推进剂称为模拟推进剂。模拟推进剂除不可燃烧外，其密度、表观性状甚至机械性能往往要求与真实推进剂相当，以达到模拟真实推进剂性能(除燃烧性能)外的各项性能。
现有的模拟推进剂存在下述问题：
1)原材料处理复杂，需要进行提前粉碎或过筛，达到不同粒径级配；
2)制品力学性能差，最大伸长率约为40％；
3)贮存环境苛刻，制品具有较强的吸湿性，需要在干燥的环境下贮存；
4)壳体腐蚀严重，氯化钠和氯化钾吸湿后增加水分对金属壳体的腐蚀；
5)成本高，材料的预处理和贮存增加发动机的成本。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种模拟固体推进剂及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种模拟固体推进剂，该模拟固体推进剂包括非金属填料、粘合剂、固化剂、增塑剂、金属粉和助剂；
以模拟固体推进剂的总质量为100％计算，模拟固体推进剂中的各组分的质量分数为：
非金属填料：21％～67％
粘合剂：13％～23％
固化剂：0.5％-1.8％
增塑剂：5％～15％
金属粉：13％～40％
助剂：0.2％～0.5％
所述的非金属填料为三氧化二铝、碳酸钙中的一种或两者的混合，还可以包括聚氯乙烯，以模拟固体推进剂的总质量为100％计算，聚氯乙烯的质量含量不大于20％；
所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯；
所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯等中的一种或两种以上的混合物；
所述的金属粉为铝粉、镁粉中的一种或两种的混合物；
所述的助剂为三[1,-(2-甲基氮丙啶)]氧化膦、二月桂酸二丁基锡、三苯基铋、醇胺络合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、N,N-二苯基对苯二胺中的一种或两种以上的混合物。
一种模拟固体推进剂的制备方法，该方法的步骤包括：
(1)将非金属填料、粘合剂、固化剂、增塑剂、金属粉和助剂在30-60℃进行混合，并搅拌均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物浇注成型；
(3)将步骤(2)得到的浇注药柱进行固化，得到模拟固体推进剂。
所述的步骤(3)中，固化温度为50-70℃，固化时间为2-7天。
上述方法制备得到的模拟固体推进剂不可燃，模拟固体推进剂药块无保护放置或敞口放置时不吸潮；模拟固体推进剂密度为1.4～2.0g/cm3，模拟固体推进剂在20℃、100mm/min拉速条件的最大抗拉强度不小于0.6MPa，最大伸长率不小于35％。
密度按照QJ917A-97复合固体推进剂及衬层、绝热材料的密度测试方法进行测试；
抗拉强度和伸长率按照GJB 770B-2005火药试验方法进行测试。
有益效果
(1)本发明的模拟固体推进剂密度在1.4～2.0g/cm3范围内可调；且成药后对光照、湿度和温度不敏感，不需采取专门的防潮保护措施，贮存过程中性能几乎不下降，不会对壳体造成腐蚀现象；
(2)采用的模拟固体推进剂在50℃～60℃时5h内的粘度值低于100Pa·s，推进剂流动性能好，能完成复杂的推进剂药型浇注；
(3)采用模拟固体推进剂力学性能良好，20℃推进剂的最大伸长率可以达到150％及以上。
(4)一种耐候性优良的模拟固体推进剂，制得的模拟固体推进剂不可燃，模拟推进剂药块或产品在无保护或敞口放置条件下具有不吸潮、耐老化和不腐蚀容器的特性；推进剂密度为1.4～2.0g/cm3，推进剂在20℃、100mm/min拉速条件的最大抗拉强度不小于0.6MPa，最大伸长率不小于35％，通过调整粘合剂固化体系的参数比例和填料比例可以满足现有推进剂、战斗部装药以及其它结构复合材料的要求。
(5)本发明研制的耐候性好的推进剂药块无保护放置或敞口放置时不吸潮，对壳体无腐蚀性，可以极大地提高模拟发动机的使用寿命。
具体实施方式
一种耐候性优良的模拟推进剂配方，该固体推进剂包括非金属填料、固化剂、粘合剂、增塑剂、金属填料和助剂，以模拟固体推进剂的总质量为100％计算，给出一些配方并给出了模拟推进剂密度、力学性能及推进剂药浆粘度值和屈服值。但本发明的保护范围并不仅限于下列实施例。
实施例1
表1配方组成及性能
粘度和屈服值：采用QJ1813.2-2005复合固体推进剂药浆粘度和使用期测定方法第2部分：旋转粘度计法。
实施例2
表2配方组成及性能
实施例3
表3配方组成及性能
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种模拟固体推进剂，其特征在于：该模拟固体推进剂包括非金属填料、粘合剂、固化剂、增塑剂、金属粉和助剂；
以模拟固体推进剂的总质量为100％计算，模拟固体推进剂中的各组分的质量分数为：
非金属填料：21％～67％
粘合剂：13％～23％
固化剂：0.5％-1.8％
增塑剂：5％～15％
金属粉：13％～40％
助剂：0.2％～0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的非金属填料为碳酸钙、三氧化二铝中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的非金属填料还包括聚氯乙烯，以模拟固体推进剂的总质量为100％计算，聚氯乙烯的质量含量不大于20％。
4.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯。
5.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯等中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的金属粉为铝粉、镁粉中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种模拟固体推进剂，其特征在于：所述的助剂为三[1,-(2-甲基氮丙啶)]氧化膦、二月桂酸二丁基锡、三苯基铋、醇胺络合物、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、N,N-二苯基对苯二胺中的一种或两种以上的混合物。
9.一种模拟固体推进剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将非金属填料、粘合剂、固化剂、增塑剂、金属粉和助剂在30-60℃进行混合，并搅拌均匀，得到混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物浇注成型；
(3)将步骤(2)得到的浇注药柱进行固化，得到模拟固体推进剂。
10.根据权利要求9所述的一种模拟固体推进剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，固化温度为50-70℃，固化时间为2-7天。
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