DE2119336C3

DE2119336C3 - Verfahren zur Herstellung von gießfahigen Verbund-Doppelbasigen-Festtreibstoffen

Info

Publication number: DE2119336C3
Application number: DE19712119336
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 6231 Schwalbach Diepold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1971-04-21
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2119336B2; DE2119336A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Verbund-Doppelbasigen-Composit-Festtreibstoffen, beispielsweise gießfähigen Raketenfesttreibstoffen gemäß Oberbegriff des Anspruchs t wie es aus dem deutschen Patent 14 46 924 bekannt ist. Bei diesen Festtreibstoffen konnte zwar der Anteil an festen Sauerstoffsalzen ohne Leistungsverlust erheblich vermindert werden, aber es wurde nicht eine für alle Zusammensetzungen ausreichende Gießfähigkeit erreicht.

Weiterhin ist aus den US-Patentschriften 29 67 098, 90 190 und 34 22 170 ein Herstellungsverfahren für Treibstoffe nach dem sog. »Slurry Process« bekannt geworden. Die nach diesem bekannten Verfahren hergestellten Festtreibstoffe haben den Nachteil, feste Bestandteile, wie z. B. Sauerstoffsalze, Metallpulver usw. nur in geringen Prozentsätzen aufzunehmen, da sonst die mechanischen Eigenschaften der Festtreibstoffe wesentlich verschlechtert würden. Die nach dem »Slurry Process« hergestellten Treibstoffe verpröden je nach Prozentsatz der Füllstoffe zwischen -30⁰C und + 10⁰C.

Aufgabe der Erfindung ist die Auffindung eines Verfahrens, das die Herstellung der beschriebenen

Festtreihstoffe mit erhöhter Verarbeitungssicherheit und niederer Viskosität gestattet, so daß die Treibstoffe auch ohne Anwendung von Vakuum gießfähig sind. Die Verwendung von polymeren reaktiven Bindern verbessert die visko-elastischen Eigenschaften, so daß die Treibstoffe im erforderlichen Temperaturbereich eine ausreichende Zugfestigkeit und eine ausgezeichnete Dehnung aufweisen sowie erst bei Temperaturen unterhalb -40⁰C verspröden.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale werden diese Probleme gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit dem Erfindungskomplex erzielbaren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, ein Verfahren erarbeitet zu haben,

a) in dem eine Erhöhung der Verarbeitungssicherheit dadurch erreicht wird, daß der monomere Salpetersäureester wie Nitroglycerin in die zu verarbeitende Masse nicht in unverdünntem Zustand, sondern als im Polyurethan-Vorpolymerisat gelöste Komponente zugegeben wird.

b) in dem eine Verbesserung der Gießfähigkeit dadurch erreicht wird, daß die polymeren Salpetersäureester, wie Nitrocellulose oder Polyvinylnitrat, nicht in gelöstem oder gequollenem Zustand, sondern als Festprodukte in die Vormischung gegeben werden.

Dadurch wird während der Verarbeitungszeit wegen des als Nichtlösungsmittel wirkenden Polyurethanvorpolymerisais eine vollständige Lösung oder Quellung verhindert, was eine niedrige Viskosität der Gießmasse bewirkt.

c) Die erforderlichen mechanischen Eigenschaften der Treibsätze werden durch Quellung der polymeren Salpetersäureester während des Aushärtungsvorgangs und zusätzlich durch chemische Vernetzung des Diisocyanathärters mit dem Polyurethanvorpolymerisat und den noch freien Hydroxylgruppen der Nitrocellulose oder des Polyvinylnitrats bewirkt.

Die nachstehenden Beispiele sollen den Erfindungskomplex erläutern:

Beispiel 1

33,OG°/o Ammoniumperchlorat, mittlere Korngröße

(</„,=210 μπι)
7,20% Ammoniumperchlorat, mittlere Korngröße

Zur Herstellung des Treibstoffs wird das pulvrige Polyvinylnitrat in der Nitroglycerin- Polyurethanvorpolymerisat-Lösung suspendiert. Nach einer Vorquellung bei Temperaturen von +30 bis +60⁰C werden die Sauerstoffsalze, das Aluminiumpulver und die Zusatz-

14,00% Aluminiumpulver, mittlere Korngröße	'■{
(d= <10μπι)	-■",
10,60% Hydroxylgruppenhaltiger Polyester	;ii
0,43% Hexantriol
0,30% 4,4'-Methylen-bis-(2-chloranilin)	ΐ'
2,56% S-lsocyanatomethyl-S.S.S-trimethyl-	•■j
Cyclohexylisocyanat
9,00% Polyvinylnitrat
22,33% Nitroglycerin
0,46% Stabilisatoren
0,10% Benetzer
0,02% Katalysator

Stoffe in die Dispersion eingearbeitet Nach Zugabe des Härters kann die flüssige Treibstoffmasse mit oder ohne Anwendung von Vakuum in Formen vergossen werden. Nach der Aushärtung des Treibstoffs, die zwischen + 40 und +60⁰C erfolgen kann, wurden bei +20⁰C folgende mechanische Eigenschaften gemessen:

max. Zugfestigkeit 032 N/mm²

Dehnung bei max. Zugfestigkeit 115%

Beispiel 2

33,00% Ammoniumperchlorat, mittlere Korngröße

(d_m=2l0\im)
7,20% Ammoniumperchlorat, mittlere Korngröße

(</„,=25 μπι)
14,00% Aluminiumpulver, mittlere Korngröße

1230% Hydroxylgruppenhaltiger Polyester 0,22% Hexantriol

1,85% 2,4,4-(2,2,4)-Trimethylhexamethylendiisocyanat

8,81 % Kolloidale Nitrocellulose mit einem

mittleren Korndurchmesser von 550 μπι 22,03% Nitroglycerin

0,46% Stabilisatoren

0,10% Benetzer

0,03% Katalysator

Die Herstellung erfolgt analog dem im Beispiel 1 genannten Verfahren.

Nach der Aushärtung des Treibstoffs wurden bei + 2O⁰C folgende mechanische Eigenschaften gemessen:

max. Zugfestigkeit 0,% N/mm²

Dehnung bei max. Zugfestigkeit 85%

Beispiel 3 34,00% Ammoniumperchlorat, mittlere Korngröße

0,10% Polyoxyäthyiensorbitantrioleat 0,80% Hexantriol

10,00% Polyvinylnitrat (Stickstoffgehalt 14,5-15%)

0,50% Nitrodiphenylamin 25,00% Nitroglycerin 0,50% Magnesiumoxyd Spuren Tetrabutylzinn

Eigenschaften:

Viskosität der fertigen Gießmischung

bei+70° C: Anfangsviskosität 2,9 Pas

bei etwa gleichbleibender Endviskosität

bei+5O⁰C: Anfangsviskosität 6,85 Pa s Endviskosität 33 Pa s

Spez. Impuls: V = 2580 Ns/kg bei 7,09 M Pa Brennkammerdruck

Beispiel 4

20,00% Ammoniumnitrat, mittlere Korngröße

(d_m=33\im) 0,20% Aerosil (SiO₂) 19,50% Aluminiumpulver, mittlere Korngröße

12,70% 3,40% 1,00% 0,20% 12,00%

0,50% 30,00% 0,50% Spuren

14,00% Aluminiumpulver, mittlere Korngröße ((/„,=33 μπι)

12,00% Hydroxylgruppenhaltiger Polyester 3,10% Toluylendiisocyanat

Hydroxylgruppenhaltiger Polyester Hexamethylen-l,6-diisocyanat Hexantriol Polyoxyäthylensorbitantrioleat Polyvinylnitrat (Stickstoffgehalt 14,5-15%) Nitrodiphenylamin Nitroglycerin Magnesiumoxyd Tetrabutylzinn

Eigenschaften:

Viskosität der fertigen Gießmischung

bei+50°C: Anfangsviskosität 4,6 Pa s Endviskosität 1,6 Pas

Spez. Impuls: /_sp°=2580 Ns/kg bei 7,09 M Pa Brennkammerdruck

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gießfähigen Verbund-Doppelbasigen-Festtreibstoffen auf der Basis von Sauerstoffsaizen, wie Ammoniumperchlorat oder Ammoniumnitrat, polymeren Salpetersäuren, wie Nitrocellulose oder Polyvinylnitrat, monomeren flüssigen Salpetersäureestern, wie Nitroglycerin und Polyurethanen, dadurch gekennzeichnet, daß polymerer Salpetersäureester in einer aus einer Polyurethankomponente und monomerem flüssigen Salpetersäureester bestehenden Lösung dispergiert und vorgequollen wird und in diese Dispersion die Feststoffbestandteile eingearbeitet werden, worauf nach Zugabe des Härters der Treibstoff vergossen und bei erhöhten Temperaturen ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Treibstoff Aluminiumpulver zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der inneren Stabilisierung des Treibstoffes durch die Polyurethangruppen bekannte Stabilisatoren zur äußeren Stabilisierung zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyurethankomponente Hydroxylgruppen-hakige Polyester verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Härter wie Hexamethylendiisocyanat, S-lsocyanatomethyl-S.S.S-trimethylcyclohexylisocyanat, 2,4,4-(2,2,4)-Trimethyl-hexamethylendiisocyanat oder Toluylen-diisocyanat verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein OH-gruppenfreies, in Sprengöl gelöstes Polyvinylnitrat, gegebenenfalls unter Zusatz geringer Mengen eines Stabilisators, verwendet wird.