DE1161506B

DE1161506B - Feste Treibmittelmasse

Info

Publication number: DE1161506B
Application number: DEA35013A
Authority: DE
Inventors: Dr Lester L Weil; Palo Alto
Original assignee: Atlantic Research Corp
Current assignee: Atlantic Research Corp
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1960-06-30
Publication date: 1964-01-16

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 06 d

Deutsche Kl.: 78 d-1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

A 35013 VIb/78 d
30. Juni 1960
16. Januar 1964

Die Erfindung betrifft eine feste Treibmittelmasse, welche ein festes, unlösliches, aktives Oxydationsmittel, einen zur Bindung des Oxydationsmittels dienenden thermoplastischen Kunststoff sowie einen Weichmacher für den thermoplastischen Kunststoff aufweist. Feste, aus mehreren Bestandteilen bestehende Treibmittel sind bekannt. Die bekannten Treibmittel weisen jedoch verschiedene nachteilige Eigenschaften auf.

So ist z.B. Asphalt in Beimischung mit einem Oxydationsmittel, wie Kaliumperchlorat, als Treibmittel angewandt worden. Derartige Massen besitzen aber nur eine geringe Impulskraft und sind einem Verfließen in der Kälte unterworfen, so daß sich nach einer Lagerungszeit aus ihnen hergestellte Treibmittelkörner deformieren.

Zufriedenstellendere feste Treibmittel, die ein Kunstharz als Brennstoff und als Bindemittel enthalten, sind schon dadurch hergestellt worden, daß ein Oxydationsmittel in ein flüssiges Monomeres oder in ein niedermolekulares Polymeres eingearbeitet wird, welches sich danach immer noch in flüssigem oder sirupartigem Zustand befindet. Die sich ergebenden Gemische werden dann in eine Form gebracht und sodann polymerisiert sowie durch die Anwendung von Wärme gehärtet. Im allgemeinen waren die hierbei angewandten Harze wärmehärtbar, und zwar handelte es sich bei ihnen vornehmlich um Phenol-Formaldehyd-, Harnstoff-Aldehyd- und Alkydharze, obgleich Styrol- und Acrylatharze ebenfalls Anwendung gefunden haben.

Auf dem einschlägigen Gebiet sind weiterhin körnige Gemische aus einem Copolymeren auf der Grundlage von Vinylchlorid und Vinylacetat mit einem Phosphatweichmacher und einem Oxydationsmittel bekanntgeworden. Derartige Gemische müssen jedoch unter Einwirkung von Wärme und erheblichen Drücken in der Größenordnung von 1000 kg/cm² verdichtet werden. Dabei ergeben sich jedoch erhebliche Gefahrenmomente.

Es ist ferner eine Treibmittelmasse bekanntgeworden, die gegen ein Abbrennen an bestimmten Oberflächen durch das Aufbringen eines speziellen Inhibitorüberzuges inhibiert ist, der aus einem Gemisch aus monomerem Butylmethacrylat, einem Copolymeren aus Vinylchlorid und Vinylacetat, polymerem Methylmethacrylat und einem Weichmacher besteht, der in situ mit einem Benzoylperoxydkatalysator gehärtet wird.

Schließlich gelangten auch schon Treibmittelmassen zur Anwendung, die Arnmoniumperchlorat als Oxydationsmittel und Polyvinylchlorid als Kunst-Feste Treibmittelmasse

Anmelder:

Atlantic Research Corporation,

Alexandria, Va. (V. St. A.)

Vertreter:

L. Schmetz und Dipl.-Ing. B. Schmetz,

Patentanwälte, Aachen, Heinrichsallee 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Lester L. Weil,

Palo Alto, CaUf. (V. St. A.)

stoff enthalten und welche darüber hinaus Aluminium zwecks Verbesserung der ballistischen Eigenschaften aufweisen.
Der Stand der Technik umfaßt jedoch nicht die Herstellung eines stabilen fließbar gießfähigen Treibmittelgemisches, das in eine Form beliebiger Größe oder Umrißform eingegossen und in eine feste Treibmittelmasse überlegener physikalischer Eigenschaften einfach dadurch gehärtet werden kann, daß man es auf eine relativ niedrige und gefahrlose Temperatur erwärmt, bei der sich das Polyvinylchlorid in dem Weichmacher auflöst, und zwar ohne daß höhere Drücke angewandt werden müssen.

Der Stand der Technik offenbart auch kerne Weichmacher, die sowohl als ballistische Komponenten als auch als Träger zum Ausbilden einer fließfähigen Aufschlämmung nach Einarbeiten der verschiedenen Bestandteile, und zwar nicht nur der Polyvinylchlorid-Harzteilchen, sondern auch größeren Mengen der unlösichen festen Oxydationsmittel geeignet sind. So führen die nach dem Stand der Technik in Anwendung kommenden Phosphatester zu einer Treibmittelmasse, die schlechte ballistische Eigenschaften aufweist, da der Phosphatrest Phosphoroxyde mit hohem Molekulargewicht und hohem Schmelzpunkt ergibt, die praktisch ein Todgewicht darstellen, durch das der spezifische Impuls des Treibmittels wesentlich verringert wird.

Wenn auch einige der vorbekannten Treibmittel zu einer relativ guten Impulskraft führen und auf Grund eines Fließens in der Kälte nicht einer Deformation unterworfen sind, so besitzen diese Treibmittel jedoch

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auch ernsthafte Nachteile. Die Körner dieser Treibmittel sind nämlich hart, brüchig und praktisch unelastisch, so daß dieselben bei tiefen Temperaturen dazu neigen, Risse zu bilden oder zu zerbrechen, wenn sie in der Verbrennungskammer z. B. unter der Wucht der Zündung starken Erschütterungen oder mechanischen Belastungen unterworfen werden. Diese Risse oder Bruchstellen erhöhen die Brennfläche der Ladung, und der sich ergebende erhöhte Gasdruck reicht häufig aus, um zu einer Explosion zu führen.

Weiterhin sind die zur Herstellung von festen Treibmittelmassen angewandten Verfahren, bei welchen die Polymerisation des Harzes in Gegenwart eines Oxydationsmittels durchgeführt wird, mit ernsthaften Schwierigkeiten verbunden. Da die Polymerisationsumsetzungen exotherm sind, kann nämlich ein Temperaturanstieg bis zu dem Punkt einer selbsttätigen Zündung und Explosion eintreten. Infolgedessen muß bei den bekannten Verfahren die Polymerisation oder das Härten mit einer außerordentlich geringen Geschwindigkeit durchgeführt werden, so daß die gesamte Härtungszeit häufig sogar 9 Tage für Körner mäßiger Größe beträgt. Große Körner bedürfen proportional längerer Härtungszeiten.

Mit den bekannten Verfahren ist es ferner schwierig, ein einheitliches Produkt sicher herzustellen, und zwar sowohl infolge des Einschrumpfens, das während der Polymerisation (Härten) eintritt, als auch infolge des Vorliegens des Oxydationsmittels. Auch das Vorhandensein von Spuren von Verunreinigungen, die leicht durch das Oxydationsmittel eingeführt werden können, beeinflußt bei den bekannten Verfahren in dieser Beziehung häufig nachteilig die Polymerisations- oder Härtungsumsetzungen. Die sich hierdurch ergebenden Unterschiede innerhalb einer einzelnen Treibmittelmasse oder verschiedener Treibmittelmassen wirken sich hinsichtlich der Festigkeit und des Abbrandes nachteilig aus.

Die erfindungsgemäße feste Treibmittelmasse kennzeichnet sich nun dadurch, daß bei ihr das Oxydationsmittel als gewichtsmäßiger Hauptanteil in einem festen, kautschukartigen Gel dispergiert ist, welches aus einer homogenen Dispersion des als Treibstoff-Bindemittel an sich bekannten Polyvinylchlorids in einem organischen, flüssigen Weichmacher hohen Siedepunktes, der dasselbe bei Normaltemperatur sehr langsam und bei erhöhter Temperatur sehr schnell löst, besteht, und daß dabei sowohl das Polyvinylchlorid als auch der Weichmacher des Gels als Brennstoff dienen.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ist das Oxydationsmittel ein anorganisches oxydierendes Salz, besonders Ammoniumperchlorat, und der Weichmacher ein Sebacat, ein Adipat oder ein Phthalat sowie vorzugsweise Dibutylsebacat, Dioctyladipat, Dioctylsebacat oder Dioctylphthalat. Vorteilhafterweise beträgt das Verhältnis Polyvinylchlorid zu Weichmacher etwa 2:3 bis 1:1.

Die erfindungsgemäße feste Treibmittelmasse ermöglicht es, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile praktisch vollständig zu überwinden. So kann die neue Treibmittelmasse mit einheitlichen, leicht reproduzierbaren, steuerbaren chemischen und physikalischen Eigenschaften hergestellt werden. Weiterhin ist die neue Treibmittelmasse kautschukartig und neigt nicht zu einer Rißbildung oder einem Zerbrechen bei starken mechanischen Belastungen oder Erschütterungen oder auch bei der Einwirkung tiefer Temperaturen, welche beispielsweise bei dem Flug von Raketen zwangläufig eintritt. Die neue Treibmittelmasse kann ferner in praktisch jeder gewünschten Form oder Größe durch ein Vergießen unter Druckbeaufschlagung oder ein Strangpressen mit relativ geringen Drücken hergestellt werden.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße feste

ίο Treibmittelmasse hergestellt, indem ein feinverteiltes und unlösliches Oxydationsmittel in eine flüssige Dispersion oder Suspension eingearbeitet wird, die aus einem feinverteilten Polyvinylchlorid in einem organischen Weichmacher besteht, sodann das immer noch flüssige Gemisch in Körner der gewünschten Größe und Form vermittels Strangpressen oder durch Gießen in eine Gießform verformt wird und die modifizierte flüssige Suspension in ein festes Gel durch Erwärmen auf die Schmelztemperatur, d. h. die Temperatur, bei der sich das Harz schnell in dem Weichmacher löst, verformt wird. Die Harz-Weichmacher-Lösung erhärtet dabei in ein kautschukartiges homogenes Gel, das das unlösliche Oxydationsmittel, das sich nicht in dem Harz-Weichmacher-Gemisch löst, in einheitlich und innig dispergierter Form enthält.

Um für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet zu sein, sollte der Weichmacher, der ein hochsiedendes Lösungsmittel darstellt, bei gewöhnlichen Temperaturen das Harz außerordentlich langsam auflösen und mit dem festen feinverteilten Harz eine Suspension bilden, die im hohen Maße die Fließfähigkeit beibehält. Das Harz-Weichmacher-Gemisch sollte eine ausreichend geringe Viskosität aufweisen, so daß das Einarbeiten einer derartigen Menge wie des Dreifachen oder Mehrfachen dessen Gewichtes an Oxydationsmittel ermöglicht wird, ohne daß ein vollständiger Verlust an Fließfähigkeit eintritt, so daß die sich ergebende Masse bei relativ geringen Drücken stranggepreßt oder in Gießformen gegossen werden kann.

Die Auswahl des Weichmachers kann natürlich in Abhängigkeit von den besonderen Bedingungen, wie z. B. der Menge des einzuarbeitenden Harzes oder Oxydationsmittels schwanken. Ein besonderer Weichmacher, der mit einer gegebenen Harzmenge bei gewöhnlichen Temperaturen gegebenenfalls eine zu viskose Suspension ergibt, kann für die Anwendung mit einer etwas geringeren Harzmenge durchaus vollständig zufriedenstellend sein. Vorteilhafterweise können ebenfalls Gemische von Weichmachern angewandt werden. Es kann z. B. ein Weichmacher, der mit der benötigten Harzgrenze Suspensionen der gewünschten geringen Viskosität, jedoch etwas schwache feste Gele bildet, im Zusammenhang mit einem Weichmacher angewandt werden, der Suspensionen etwas höherer Viskosität und Gele überlegener Reißfestigkeit und Flexibilität bildet. Zu Beispielen für organische Weichmacher, die sich für die erfindungsgemäßen Zwecke als geeignet erwiesen haben, gehören Sebacate, wie Dibutylsebacat und Dioctylsebacat, Phthalate, wie Dioctylphthalat, Dibutylphthalat und Di-(methoxyäthyi)-phthalat, Adipate, wie Dioctyladipat und Di-(3,5,5-trimethylhexyl)-adipat, Glykolester höherer Fettsäuren u.dgl. Es wurde gefunden, daß Dioctylsebacat, Dibutylsebacat und Dioctylphthalat besonders zweckmäßig sind. Weichmacher, die nutzbaren Sauerstoff in Form von z. B.

Nitro- oder Nitratgruppen enthalten, wie Diäthylenglykoldinitrat, sind ebenfalls vorteilhaft, jedoch sollten dieselben vorzugsweise in Beimischung mit einem inerten Weichmacher angewandt werden.

Die Menge des in das Treibmittelgemisch eingearbeiteten Harzes sollte ausreichend sein, um so einen stabilen, biegsamen, festen Stoff hoher Reißfestigkeit zu ergeben. Dasselbe sollte jedoch nicht in derartig großen Anteilen zugesetzt werden, daß die Suspension zu viskos wird, damit das Einarbeiten der benötigten Menge des Oxydationsmittels ermöglicht wird. Im allgemeinen wurde gefunden, daß ein Verhältnis von etwa 1 Gewichtsteil Harz auf 1 Gewichtsteil Weichmacher zu ausgezeichneten Ergebnissen führt. In Abhängigkeit von dein spezifischen in Anwendung kommenden Weichmacher kann jedoch mehr oder weniger Harz eingearbeitet werden. Das Verhältnis von Harz zu Weichmacher sollte jedoch in keinem Falle weniger als etwa 2 Teile Harz auf etwa 3 Teile Weichmacher betragen. Bei geringeren Harzanteilen sind die physikalischen Eigenschaften der sich ergebenden gehärteten Masse, wie z. B. die Reißfestigkeit und die Neigung, in der Kälte zu fließen, dergestalt, daß dieselbe für die Anwendung als ein festes Treibmittel ungeeignet wird.

Während des Vermischens sollte ein übermäßiger Temperaturanstieg entweder durch Kühlen des Mischers oder durch Einregulierung der Mischgeschwindigkeit vermieden werden, um so ein Eindicken zu verhindern. Im allgemeinen ist es ratsam Temperaturen über etwa 30° C zu vermeiden.

In das Harz sollte ebenfalls ein Stabilisator für das Polyvinylchlorid, wie Bariumricinoleat, eingearbeitet werden. Dies stellt ein herkömmliches Verfahren für Fälle dar, bei denen das Polymere einer Wärmeeinwirkung unterworfen werden soll. Der Stabilisator dient dazu, Chlorwasserstoff zu absorbieren, der während des Erwärmens durch das Harz in Freiheit gesetzt wird, da der Chlorwasserstoff ansonsten zu einer teilweisen Zersetzung des Kunststoffes führen würde. Im allgemeinen sind etwa 0,5 bis 1% des Stabilisators ausreichend.

Gegebenenfalls kann das fließfähige Gemisch aus Harz, Weichmacher und Oxydationsmittel durch Zusammengeben aller Komponenten in einer geeigneten Mischvorrichtung hergestellt werden, wobei man anschließend rührt, um eine einheitliche Dispersion zu erhalten. Dies kann durchgeführt werden, solange ein geeignetes Verhältnis von Harz zu Weichmacher aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten, das Verhältnis von Harz zu Weichmacher muß dergestalt sein, daß sich eine Suspension ausreichender Fließfähigkeit ergibt, damit ein Einschluß des Oxydationsmittels ermöglicht wird unter gleichzeitiger Beibehaltung einer erheblichen Fließfähigkeit.

Sowohl das Harz als auch der organische Weichmacher dienen als der Brennstoff, wobei das gelatinierte Harz ebenfalls als Bindemittel dient. Die Menge des eingearbeiteten Oxydationsmittels kann in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des nicht gehärteten Treibmittelgemisches und des abschließenden Produktes verändert werden. Es kann z. B. ein geringerer Prozentsatz des Oxydationsmittels in gewissen Fällen zweckmäßig sein, und zwar sogar auf Kosten einer verringerten spezifischen Impulskraft, um so ein Treibmittelgemisch geringerer Viskosität zu erhalten, die physikalischen Eigenschaften des fertigen Produktes zu verbessern oder die Flammentemperatur der Verbrennungsprodukte zu verringern. Für eine optimale Ausnutzung der Möglichkeiten zur Gaserzeugung und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Verringerung der Gewichtsladung ist es natürlich zweckmäßig, wenn auch vom Leistungsstandpunkt aus nicht wesentlich, daß das Oxydationsmittel in einer Menge eingearbeitet wird, die so nahe wie möglich bei dem theoretischen Wert liegt, der benötigt wird, um eine praktisch vollständige Oxydation des Brennstoffes zu erzielen. Bei geeigneter Zusammensetzung einer Suspension aus Harz und Weichmacher mit relativ geringer Viskosität wurde gefunden, daß bis zu etwa 90% der theoretischen Menge an Oxydationsmittel, und zwar bis zu etwa 80 Gewichtsprozent, die ausreichend ist, um den Brennstoff praktisch vollständig zu oxydieren und theoretisch bis zu etwa 90% Oxydation bezüglich der absehließend erhaltenen Oxydationsprodukte zu erzielen, leicht unter Ausbildung eines Gemisches eingearbeitet werden können, das, obgleich es viskos ist, eine ausreichende Fließfähigkeit besitzt, um durch Strangpreßformen stranggepreßt zu werden, wobei ein relativ geringer Druck angewandt werden muß, oder in Gießformen gegossen werden kann, ohne daß die gewünschten physikalischen Eigenschaften weder des nicht gehärteten Gemisches noch der gehärteten Treibmittelmasse aufgegeben werden. Im allgemeinen ergeben etwa 3 Gewichtsteile Oxydationsmittel auf etwa 1 Gewichtsteil des Gemisches aus Harz und Weichmacher ausgezeichnete Ergebnisse sowohl in Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften als auch die Impulskraft. Die Anwendung eines Weichmachers, der etwas nutzbaren Sauerstoff in der Form von z. B. Nitro- oder Nitratgruppen enthält, gestattet eine sogar engere Annäherung an das theoretische Sauerstoffgleichgewicht. Es kann jedes geeignete feinverteilte Oxydationsmittel, wie Ammonium-, Natrium- und Kaliumperchlorat, Natriumnitrat, Ammoniumnitrat u. dgl., angewandt werden. Organische Oxydationsmittel, wie Hexanitroäthan, Mannitolhexanitrat u. dgl., können ebenfalls angewandt werden, wenn dieselben in geeigneter Weise desensibilisiert worden sind. Aus Gründen der Stabilität sind die anorganischen Oxydationsmittel zu bevorzugen.

Feinverteiltes Polyvinylchlorid ist ein handelsübliches Produkt, wobei es sich um Polymere des Polyvinylchlorides in Form von Plastisolen handelt. Dieselben liegen als sehr kleine kugelförmige Teilchen vor. Unter einem derartigen »Plastisol« ist ein Polymeres zu verstehen, das nicht leicht, selbst auf dessen Oberfläche, in dein weiter oben beschriebenen Weichmachern bei Normaltemperaturen eine Solvatation zeigt.

Nachdem die Körner des Treibmittels durch Strangpressen aus einer Strangpreßvorrichtung oder durch Gießen, und zwar durch Gießen des flüssigen Gemisches in eine Gießform geeigneter Größe und Form, geformt worden sind, werden dieselben auf die Schmelztemperatur von etwa 160 bis 175° C erwärmt, wobei das Harz sich bei dieser Temperatur in dem Weichmacher schnell und praktisch vollständig löst. Sodann wird das Erwärmen unterbrochen, und man läßt sich die Körner abkühlen. Die Schmelz- oder Härtungstemperatur liegt erheblich unter der Temperatur, bei der eine selbsttätige Entzündung der Treibmittelmasse eintritt. Weiterhin ist die bei der Schmelztemperatur eintretende Lösung des Harzes in

dem Weichmacher nicht exotherm. Während der Verarbeitung des Treibmittels liegt somit keine Explosionsgefahr vor.

Es kann jedes geeignete Verfahren zur Erwärmung der Körner auf die Schmelztemperatur angewandt werden. So kann z. B. die Strangpreßvorrichtung durch eine Erwärmungsanordnung umgeben und die Durchtrittsgeschwindigkeit des Materials durch die Strangpreßvorrichtung so gesteuert werden, daß das Schmelzen an dem Austrittsende derselben abgeschlossen ist. Das Härten vermittels dielektrischer Heizvorrichtung, die in der Lage ist, eine nicht leitende Masse einheitlich zu erwärmen, stellt ein besonders vorteilhaftes Verfahren dar. Naturgemäß schwankt die Erwärmungszeit in Abhängigkeit von dem besonderen in Anwendung gebrachten Erwärmungsverfahren sowie der Größe der Körner. Im allgemeinen kann ein Härten innerhalb von Minuten durchgeführt werden.

Das Vorliegen des Oxydationsmittels oder von Verunreinigungen in dem nicht gehärteten Gemisch beeinflußt in keiner Weise nachteilig die Härtung oder die Eienschaften des Treibmittels, da das eingeführte Harz in vollständig polymerisierter Form vorliegt, und somit bei der Härtungsstufe sich keine chemische Umsetzung abspielt. Weiterhin tritt kein Einschrumpfen ein, wenn sich das Harz in dem Weichmacher bei der Schmelztemperatur löst. Hierdurch ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Treibmittelkörner leicht reduzierbar sind und einheitliche kennzeichnende Merkmale, Qualität und Größe besitzen.

Die gehärteten Dispersionen aus Harz, Weichmacher und Oxydationsmittel erhärten sich oder bilden Gele in Form von stabilen, elastischen festen Stoffen hoher Reißfestigkeit, die bei Temperaturen bis zu —45 bis —51° C nicht brüchig werden. Die Oberfläche derselben ist glatt und zeigt keine Risse oder Bruchstellen. Auf Grund ihrer hohen Elastizität brechen dieselben nicht unter erheblichen mechanischen Belastungen, wie sie während der Zündung oder Verbrennung in Düsenantriebsvorrichtungen auftreten. Dieselben sind daher beständig, zeigen keine Verschlechterung im Laufe der Zeit oder bei beliebigen Lagerungstemperaturen, wie sie gewöhnlich auftreten.

Die erfindungsgemäßen neuen Treibmittel brennen glatt ohne Rauch- oder Rückstandsbildung sowohl bei hohen und niedrigen Drücken und ergeben eine hohe spezifische Impulskraft. Bisher ist von der Fachwelt die Anwendung halogenierter Harze, wie Polyvinylchlorid, in Treibmitteln auf Grund des hohen Chlorgehaltes und auf Grund der Überlegung vermieden worden, daß sich hierbei eine geringe spezifische Impulskraft auf Grund des hohen Molekulargewichts der austretenden Gase, insbesondere des Chlorwasserstoffgases ergeben würde. Es wurde gefunden, daß das Vorliegen von Chlor in dem Harz genauso vorteilhaft ist wie das Vorliegen eines verringerten Sauerstoffgehaltes, der sich für die Erzielung von Treibmitteln hoher spezifischer Impulskraft als zweckmäßig erwiesen hat. Das Vorliegen von Chlor führt

ίο tatsächlich zu einer Erhöhung des Sauerstoffanteiles, der zur Oxydation des gebildeten Kohlenmonoxydes in Kohlendioxyd zur Verfügung steht, wodurch die Vervollständigung der letzteren Umsetzung günstig beinflußt wird. Da die bei der Oxydation von Kohlenmonoxyd in Kohlendioxyd entwickelte Wärme wesentlich größer ist als die bei der Oxydation von Kohlenstoff zu Kohlenmonoxyd auftretende Wärme, führt die Zunahme an spezifischer Impulskraft auf Grund der größeren Energieabgabe, da eine vollständigere Verbrennung von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd erfolgt, zu einer Kompensation für die erhöhte Dichte der Verbrennungsgase auf Grund der Bildung von Chlorwasserstoff.

Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung, ohne den Geist und Umfang derselben zu beschränken.

Beispiel

50 Teile Polyvinylchlorid (Geon 121) und 2 Teile Stabilisator, und zwar Bariumricinoleat, wurden gründlich in 50 Teilen Dibutylsebacat dispergiert. Die sich ergebende Suspension stellt eine Flüssigkeit geringer Viskosität dar. Es wurden 306 Teile Ammoniumperchlorat zugegeben und gründlich mit der flüssigen Harzsuspension vermischt. Das sich ergebende Gemisch, das, obgleich viskos, die Fließfähigkeit beibehielt, wurde in ein 6-mm-Glasrohr eingesogen und durch Erwärmen auf 175° C gehärtet, wobei bei dieser Temperatur die Lösung des Harzes in dem Weichmacher vollständig war. Sodann wurde das Erwärmen unterbrochen. Das sich ergebende Korn stellt einen stabilen, elastischen, homogenen, festen Stoff dar, der eine glatte Oberfläche ohne Sprünge oder Bruchstellen aufweist. Dieser Stoff ließ sich leicht entzünden und brannte glatt ohne Rauchoder Rückstandsbildung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,25cm/sec bei Atmosphärendruck und mit einer Geschwindigkeit von 1,27 cm/sec bei einem Druck von 141 kg/cm².

Die Tabelle gibt die Zusammensetzung und kennzeichnenden Merkmale verschiedener erfindungsgemäßer nach der in dem Beispiel angegebenen Verfahrensweise hergestellter Treibmittelkörner an.

Massen * (Gewichtsprozent)

Polymeres	°/o	Weichmacher	°/o	Ammonium perchlorat «/0	Bemerkungen
Geon 121 ω. Geon 121 Geon 121	12 12 12	Dioctylsebacat Dioctylphthalat Dibutylsebacat	12 12 12	75 75 75	gute Reißfestigkeit gute Reißfestigkeit gute Reißfestigkeit, sehr biegsam

⁵ 0,5 bis 1,0 °/o Bariumricinoleatstabilisator wurden in allen Massen angewandt. W Polyvinylchlorid.

	9	Weichmacher	°/o	Ammonium perchlorat %	10	Bemerkungen
Polymeres		Dibutylsebacat Weichmacher 3 Co)	8 4	! -	mittelmäßige Reißfestigkeit
Geon 121	η {	Hylene Β«» Dimethoxyäthylphthalat	5,8 5,9	} -	gute Reißfestigkeit, sehr biegsam
Geon 121	14,8 {	Hylene B Dimethoxyäthylphthalat	9,7 4,9	} 65,5	gute Reißfestigkeit
Geon 121	19,5 {	Hylene B	11,0	70,1	etwas mechanisch schwach
Geon 121	18,3	Hylene B Dimethoxyäthylphthalat	5,9 5,9	j 73	gute Reißfestigkeit
Geon 121	14,8 {	Dibutylsebacat	11,7	70,2	sehr gute Reißfestigkeit
Geon 121	17,6

(²) Triäthylenglykolester einer Fettsäure mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. C³) Di-(3,5,5-trimethylhexyl)-adipat.

Es ergibt sich, daß bei Anwendung von lediglich Hylene B als ein Weichmacher sich eine sehr fließfähige Suspension der gewünschten geringen Viskosität ergibt und ein leichtes Einarbeiten großer Mengen des Oxydationsmittels ermöglicht wird, jedoch hierbei das sich ergebende Gel oder feste Korn etwas mechanisch schwach ist. Wenn Hylene B jedoch in Kombination mit Dimethoxyäthylphthalat angewandt wird, das bei alleiniger Anwendung flüssige Suspensionen etwas höherer Viskositäten als zweckmäßig ergibt, jedoch zu festen Gelen guter Reißfestigkeit führt, sind die sich ergebenden Treibmittelkörner ausgezeichnet.

Es können im Rahmen der Erfindung Abwandlungen und Modifizierungen ausgeführt werden, ohne vom Geist und Umfang derselben abzuweichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Feste Treibmittelmasse, welche ein festes, unlösüches, aktives Oxydationsmittel, einen zur Bindung des Oxydationsmittels dienenden thermoplastischen Kunststoff sowie einen Weichmacher für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel als gewichtsmäßiger Hauptanteil in einem festen, kautschukartigen Gel dispergiert ist, welches aus einer homogenen Dispersion des als Treibstoff-Bindemittel an sich bekannten Polyvinylchlorids in einem organischen, flüssigen Weichmacher hohen Siedepunktes, der dasselbe bei Normaltemperatur sehr langsam und bei erhöhter Temperatur sehr schnell löst, besteht, und daß dabei sowohl das Polyvinylchlorid als auch der Weichmacher des Gels als Brennstoff dienen.

2. Feste Treibmittelmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel ein anorganisches oxydierendes Salz, besonders Ammoniumperchlorat, ist.

3. Feste Treibmittelmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher ein Sebacat, ein Adipat oder ein Phthalat und vorzugsweise Dibutylsebacat, Dioctyladipat, Dioctylsebacat oder Dioctylphthalat ist.

4. Feste Treibmittelmasse nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Polyvinylchlorid zu Weichmacher etwa 2:3 bis 1:1 beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung fester Treibmittelmassen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine flüssige Suspension durch Mischen eines feinverteilten, unlöslichen aktiven Oxydationsmittels und feinverteilten Polyvinylchlorids mit einem organischen, flüssigen Weichmacher hohen Siedepunktes hergestellt wird, der das Polyvinylchlorid bei gewöhnlicher Temperatur sehr langsam und bei erhöhter Temperatur sehr schnell löst, und daß sodann das sich ergebende flüssige Gemisch lediglich erwärmt wird, um das Polyvinylchlorid in dem Weichmacher unter Ausbildung eines festen, kautschukartigen Gels zu lösen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 929 697, 2 858 289,

764 599;

britische Patentschrift Nr. 655 585;
Nachrichten aus Chemie und Technik vom

21. 10. 1959, S. 343.

309 779/31 1.64 © Bundesdruckerei Berlin