CN111233594A - 一种以a3增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法 - Google Patents

一种以a3增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以A3(2,2‑二硝基丙醇缩甲醛与2,2‑二硝基丙醇缩乙醛混合物)增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法，属于推进剂制备技术领域。端炔基聚丁二烯与叠氮缩水甘油醚发生点击化学反应形成新的粘合剂体系，降低对湿度敏感度同时引入含能基团N3提升了体系能量。含能增塑剂A3替代传统惰性增塑剂进一步提高推进剂能量水平。

Description

一种以A3增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种以A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法，属于推进剂制备技术领域。
背景技术
增塑剂是一种关键的推进剂功能助剂，可改善聚合物的连接点，使凝胶溶胀，促使分子移动，降低玻璃化转变温度(Tg)，从而改善复合固体推进剂的工艺性能和低温力学性能，拓展复合固体推进剂的温度适应性。常用的增塑剂有：邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯等。在推进剂的发展过程中为了降低推进剂的感度，同时保证推进剂的能量，人们研制开发出最好的方法是在增塑剂分子上引入含能基团，如硝酸酯(-ONO2)、硝基(-NO2)、硝胺基(-NNO2)、叠氮基(-N3)、二氟氨基(-NF2)和偕二硝基(-CR(NO2)2)等。这样不仅增加了能量，而且改善了推进剂的氧平衡。偕二硝基类增塑剂因能量较高、稳定性持久、增塑性能优异，被广泛应用于炸药、推进剂和发射药中，2,2-二硝基丙醇缩甲醛(BDNPF)和2,2-二硝基丙醇缩乙醛(BDNPA)是此类化合物的典型代表。A3增塑剂是BDNPF和BDNPA的等质量比的混合物。A3增塑剂具有非常低的蒸气压、适宜的密度和黏度、极好的稳定性和相容性，可与推进剂其他组分很好相容，用其代替惰性增塑剂时，可降低推进剂固体含量，提高推进剂燃速和比冲，且无损弹道性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种以以A3增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂，三组元的配方如下：以该推进剂的总质量为100份计算，该推进剂中各组分及质量含量为
粘合剂体系 5-20份
铝粉 0-20份
余量为氧化剂
可以将单质炸药引入上述推进剂形成四组元的推进剂，配方如下：以该推进剂的总质量为100份计算，该推进剂中各组分及质量含量为
粘合剂体系 5-20份
铝粉 0-20份
单质炸药 0-15份
余量为氧化剂
所述的粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂、固化剂和固化促进剂，以粘合剂的质量为100份计算，增塑剂的质量份数为0-30份，固化剂的质量份数为0-10份，固化促进剂的质量分数为3-5份；
所述的粘合剂为端丙炔基聚丁二烯，数均分子量为2700-4600，炔基含量为为0.48mmol/g-0.71mmol/g；
所述的增塑剂为A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)；
所述的固化剂为叠氮缩水甘油醚(GAP)，数均分子量为427，官能度为3.82；
所述的铝粉粒径范围为100nm-10μm；
所述的氧化剂为高氯酸铵或者高氯酸钾中的一种或几种。
所述的单质炸药为黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)中的一种或两种以上的混合物。
本发明的以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在50-60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂，并充分混合，得到混合物A；
(2)在步骤(1)得到的混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
(3)将步骤(2)得到的混合物B进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为50-60℃，固化时间为5-7天，固化结束后得到以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂。
当复合推进剂中还包括单质炸药时，以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在50-60℃的温度下进行混合，然后加入单质炸药、铝粉和氧化剂，并充分混合，得到混合物A；
(2)在步骤(1)得到的混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
(3)将步骤(2)得到的混合物B进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为50-60℃，固化时间为5-7天，固化结束后得到以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂。
有益效果
(1)本发明的方法通过将含能增塑剂A3引入固体推进剂。相较于HTPB推进剂中使用的惰性增塑剂，含能增塑剂A3的加入可以提高了推进剂的能量。
(2)本发明的目的在于通过端炔基聚丁二烯与叠氮缩水甘油醚发生点击化学反应组成新的粘合剂体系，对于传统HTPB复合推进剂的在固化过程中对水分要求较高以及异氰酸酯固化剂有剧毒等问题有重大应用价值。
(3)本发明制备的以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂采用了含能固化剂，在体系中引入的含能基团N3，可以进一步提高体系的能量性能。
具体实施方式
实施例1
配方组成：粘合剂6.31克，增塑剂1.70克，固化剂0.49克，固化催化剂315毫克，铝粉9克，氧化剂32.5克。铝粉的粒径为5μm。
粘合剂采用数均分子量为2700-4600的端炔基聚丁二烯；
增塑剂为A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)；
固化剂为叠氮缩水甘油醚(GAP)，数均分子量为427，官能度为3.82；
氧化剂为高氯酸铵(AP)；
将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉和氧化剂，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到端丙炔基聚丁二烯复合推进剂。
实施例2
配方组成：粘合剂5.568克，增塑剂1.5克，固化剂0.432克，固化催化剂167毫克，铝粉5克，氧化剂30克，单质炸药7.5g。铝粉的粒径为2μm；
粘合剂采用数均分子量为2700-4600的端炔基聚丁二烯；
增塑剂为A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)；
固化剂为叠氮缩水甘油醚(GAP)，数均分子量为427，官能度为3.82；
氧化剂为高氯酸铵(AP)；
单质炸药为黑索金(RDX)。
将增塑剂和粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入单质炸药、铝粉、氧化剂和含氟有机燃烧催化剂，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到端丙炔基聚丁二烯复合推进剂。
实施例3
配方组成：粘合剂7.50克，增塑剂1.88克，固化剂0.62克，固化催化剂300毫克，铝粉9克，氧化剂31克。铝粉的粒径为500nm。
粘合剂采用数均分子量为2700-4600的端炔基聚丁二烯；
增塑剂为A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)；
固化剂为叠氮缩水甘油醚(GAP)，数均分子量为427，官能度为3.82；
氧化剂为高氯酸铵(AP)；
将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉和氧化剂，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到端丙炔基聚丁二烯复合推进剂。

Claims (8)

1.一种以A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)增塑的端丙炔基聚丁二烯复合推进剂及其制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在50-60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂，并充分混合，得到混合物A；
(2)在步骤(1)得到的混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
(3)将步骤(2)得到的混合物B进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为50-60℃，固化时间为5-7天，固化结束后得到以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂。
当复合推进剂中还包括单质炸药时，以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将增塑剂、粘合剂和固化促进剂在50-60℃的温度下进行混合，然后加入单质炸药、铝粉和氧化剂，并充分混合，得到混合物A；
(2)在步骤(1)得到的混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
(3)将步骤(2)得到的混合物B进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为50-60℃，固化时间为5-7天，固化结束后得到以端丙炔基聚丁二烯为粘合剂的复合推进剂。
2.权利要求1中所述的制备方法，粘合剂为端丙炔基聚丁二烯，数均分子量为2700-4600，炔基含量为为0.48mmol/g-0.71mmol/g。
3.权利要求1中所述的制备方法，增塑剂为A3(2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物)。
4.权利要求1中所述的制备方法，固化剂为叠氮缩水甘油醚(GAP)，数均分子量为427，官能度为3.82。
5.权利要求1中所述的制备方法，氧化剂为高氯酸铵或者高氯酸钾中的一种或几种。
6.权利要求1中所述的制备方法，铝粉粒径范围为100nm-10μm。
7.权利要求1中所述的制备方法，单质炸药为黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)中的一种或两种以上的混合物。
8.权利要求1中所述的制备方法，浇铸条件为真空浇铸，固化温度为50-60℃，固化时间为5-7天。
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