DE60022950T2 - Feststoffraketentreibsatz - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feststoffraketen-Treibstoff.
  • Feststoffraketen-Treibstoffe umfassen typischerweise ein Oxidationsmittel, einen Brennstoff, verschiedene Zusätze und ein Bindemittel, welches den Treibstoff zusammenhält. Typische Oxidationsmittel umfassen Ammoniumnitrat, Ammoniumdinitramid, Ammoniumperchlorat, Kaliumperchlorat und andere in der Technik bekannte Stoffe. Typische Brennstoffe umfassen Aluminiumpulver, Bor und Beryllium. Typische Bindemittel umfassen Nitrocellulose, Hydroxyterminiertes Polybutadien, Butadienterpolymer, Polybutadien-Acrylsäure-Acrylonitril, Carboxyl-terminiertes Polybutyldien, Polyester, Polyethylenglycol, Polytetramethylenglycol und andere in der Technik bekannte Verbindungen. Typische Additive umfassen Weichmacher, z.B. n-Butylnitratoethylnitramin, Trimethylolethantrinitrat und Isodecylpelargonat, Dioctyladipat; Modifikatoren der Brennrate, z.B. Eisenoxid und Kohlenstoff; Verbrennungsstabilisatoren, z.B. Zirkonoxid; Antioxidationsmittel, z.B. n-Methylnitronailin und 2,2'-Methylen-Bis-(4-Methyl-6-tert-butylphenol) (erhältlich als AO-2246 von der American Cyanamid Company, Parsippany, NJ); Härtemittel, z.B. Dimeryldiisocyanat, Isophorondiisocyanat und Desmodur® N-100 (erhältlich von der Bayer Corporation, Pittsburgh, PA); Härtungskatalysatoren, z.B. Triphenylbismut und Dibutylzinn-dilaurat; und akustische Unterdrückungsmittel, z.B. Siliciumcarbid.
  • US 4 775 432 beschreibt Poly(caprolacton)polymere und ihre Verwendung, um mit Isocyanaten gehärtete Treibstoff-Bindemittel zu bilden. EP-A-266 970 beschreibt ein Block-Copolymer von Polybutadien und Polycarolacton. US 4 098 627 beschreibt ein Verfahren zum Zersetzen pyrotechnischen Materials, welches ein vernetztes Polymer enthält, durch Erwärmen auf eine Temperatur von ca. 50° bis ca. 160°C in einem flüssigen Medium, welches eine aktive wasserstoffhaltige Verbindung enthält, die fähig ist, die chemischen Bindungen im Polymer zu spalten.
  • Feststoffraketen-Treibstoffe können an spezifische Anwendungen angepasst werden durch Variieren ihrer Zusammensetzungen. Obwohl Vorarbeiten bezüglich neuer Zusammensetzungen in einem Labor mit kleinen Mengen durchgeführt werden, sind Test und Versuche im Großmaßstab typischerweise erforderlich, bevor eine neue Zusammensetzung für militärische und kommerzielle Verwendung akzeptiert wird. Als Ergebnis erzeugen Treibstoffentwicklungsprogramme häufig beträchtliche überschüssige Mengen an Treibstoff. Produktionsprogramme erzeugen auch überschüssiges Material oder Material, welches die Spezifikation nicht erfüllt. Außerdem wird überschüssiger Treibstoff erzeugt, wenn Raketenmotoren in periodischen Abständen wiederhergestellt werden, um alternden Treibstoff durch frischen Treibstoff zu ersetzen. In allen Fällen müssen die überschüssigen Vorräte oder Material, welches die Spezifikation nicht erfüllt, sicher entsorgt werden. Bisher war Verbrennung an offener Luft die bevorzugte Entsorgungsmethode. Verbrennung an offener Luft wird jedoch ökologisch zunehmend unakzeptabel. Daher besteht in der Industrie ein Erfordernis für einen Feststoffraketen-Treibstoff, welcher mit ökologisch akzeptablen Verfahren entsorgt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf einen Feststoffraketen-Treibstoff gerichtet, welcher mit ökologisch akzeptablen Techniken entsorgt werden kann. Als weiterer Vorteil können Hauptkomponenten des Treibstoffs zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Raketenmotor-Treibstoff geschaffen, welcher ein Hydroxy-terminimiertes Caprolactonether-Bindemittel umfasst, wobei der Hydroxy-terminierte Caprolactonether ein lineares Block-Copolymer aus Caprolacton und Tetramethylenether ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Entsorgen eines Feststoffraketen-Treibmittels. Ein Feststoffraketen-Treibmittel der vorliegenden Erfindung wird in Kontakt gebracht mit einer Lösung, welche das Bindemittel hydrolysieren kann, um hydrolisiertes Caprolacton und Poly(tetramethylenether) zu bilden. In der Lösung verbleibende Feststoffe nach Hydrolisierung des Bindemittels werden entfernt.
  • Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlicher anhand der folgenden Beschreibung.
  • Die vorliegende Erfindung schafft mit ihren verschiedenen Ausführungsformen einen großen Bereich von Feststoffraketen-Treibstoffzusammensetzungen, einschließlich minimal rauchender Treibstoffe, Treibstoffe mit reduziertem Rauch und metallisierte Treibstoffe. Das gemeinsame Element bei allen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Hydroxy-terminierten Caprolactonether (HTCE)-Polymers als ein Bindemittel, um die festen Bestandteile des Treibstoffs der vorliegenden Erfindung zusammenzuhalten. Als Ergebnis umfasst der Treibstoff der vorliegenden Erfindung mindestens einen Feststoff, z.B. ein Oxidationsmittel, welcher in einem HTCE-Bindemittel dispergiert ist. Für die Zwecke dieser Anmeldung ist HTCE ein lineares Block-Copolymer aus Caprolacton und Tetramethylenether. Vorzugsweise hat HTCE ein Molekulargewicht von ca. 2000 units bis ca. 4200 units. Ein typischer HTCE kann einen OH-Wert von ca. 56 mg KOH/g, einen Säurewert von weniger als ca. 0,1 mg KOH/g und einen Schmelzbereich von ca. 86°F (30°C) bis ca. 95°F (35°C) haben. Der bevorzugte HTCE ist ein wachsartiger Feststoff bei Raumtemperatur und ist bei den typischen Verarbeitungstemperaturen von Treibstoff von 120°F (48,9°C) bis 140°F (60°C) eine Flüssigkeit. HTCE ist kommerziell erhältlich von Solvay Interox, Inc. (Houston TX) als Teil von Solvay's CAPA®-Kollektion von Polycaprolactonen. Das HTCE-Bindemittel kann bis zu ca. 4 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% des Treibstoffs der vorliegenden Erfindung ausmachen.
  • Treibstoffe mit minimalem Rauch der vorliegenden Erfindung umfassen ein HTCE-Bindemittel und ein chlorfreies Oxidationsmittel. Geeignete chlorfreie Oxidationsmittel umfassen Ammoniumnitrat (AN), Ammoniumdinitramid (ADN), Nitramine, z.B. Cyclotrimethylen-trinitramin (RDX) und Cyclotetramethylen-tetranitramin (HMX) und andere chlorfreie Oxidationsmittel, welche in der Technik bekannt sind. Ein Treibstoff mit minimalem Rauch kann ca. 45 Gew.-% bis ca. 75 Gew.-% des Oxidationsmittels umfassen. Falls erwünscht, kann der Treibstoff auch ein oder mehrere Nitratester-Weichmacher aufwei sen, z.B. n-Buthylnitratoethylnitramin (BuNENA), Trimethylolethantrinitrat (TMETN), Triethylenglycoldinitrat (TEGDN) und andere Nitratester-Weichmacher, welche in der Technik für zusätzliche Energie bekannt sind. Weichmacher können bis zu von ca. 6 Gew.-% bis ca. 18 Gew.-% des Treibstoffs mit minimalem Rauch ausmachen. Treibstoffe mit minimalem Rauch der vorliegenden Erfindung haben einen theoretischen spezifischen Impuls von mehr als 230 lbf s/lbm (2255 N s/kg) mit einem AN-Oxidationsmittel und mehr als 260 lbf s/lbm (2550 N s/kg) mit einem ADN-Oxidationsmittel. solche Treibstoffe können nützlich sein bei taktischen Anwendungen, bei welchen ein sichtbares Abgas unerwünscht ist, weil es die Abfeuerungsposition einer Rakete offenlegen würde.
  • Treibstoffe mit reduziertem Rauch der vorliegenden Erfindung umfassen ein HTCE-Bindemittel und ein chloriertes Oxidationsmittel. Geeignete chlorierte Oxidationsmittel umfassen Ammoniumperchlorat (AP), welches von ca. 65 Gew.-% bis ca. 86 Gew.-% eines Treibstoffs mit reduziertem Rauch ausmachen kann. Falls erwünscht, kann der Treibstoff auch einen oder mehrere energetische Weichmacher, z.B. BuNENA, TMETN und TEGDN oder Brennstoffweichmacher, z.B. Dioctyladipat (DOA) oder Isodecylpelargonat (IDP) zuweisen. Weichmacher können von ca. 5 Gew.-% bis ca. 12 Gew.-% des Treibstoffs mit reduziertem Rauch bilden. Treibstoffe mit reduziertem Rauch der vorliegenden Erfindung können einen theoretischen spezifischen Impuls von mehr als 244 lbf s/lbm (2393 N s/kg) mit einem AP-Oxidationsmittel haben. Solche Treibstoffe können bei taktischen Anwendungen nützlich sein, z.B. Luft-zu-Luft-Anwendungen, bei welchen eine kleine Menge an sichtbarem Gas tolerierbar ist, solange das Abgas nicht das Blickfeld des Bedienpersonals verdeckt.
  • Metallisierte Treibstoffe der vorliegenden Erfindung umfassen ein HTCE-Bindemittel, einen Metallbrennstoff und ein Oxidationmittel. Geeignete Metallbrennstoffe umfassen Aluminium, Bor und andere in der Technik bekannte Metallbrennstoffe. Der bevorzugte Metallbrennstoff ist Aluminium. Der Metallbrennstoff kann von ca. 15 Gew.-% bis ca. 24 Gew.-% des metallisierten Treibstoffs ausmachen. Geeignete Oxidationmittel umfassen AP, AN, ADN, HMX, RDX und andere in der Technik bekannte Oxidationmittel. Die Oxidation mittel können von ca. 45 Gew.-% bis ca. 75 Gew.-% des metallisierten Treibstoffs ausmachen. Falls erwünscht, kann der Treibstoff auch einen oder mehrere energetische Weichmacher aufweisen, z.B. TMETN oder TDGDN oder Brennstoffweichmacher, z.B. DOA oder IDP. Weichmacher können von ca. 5 Gew.-% bis ca. 12 Gew.-% der metallisierten Brennstoffe der vorliegenden Erfindung ausmachen. Metallisierte Brennstoffe der vorliegenden Erfindung haben einen theoretischen spezifischen Impuls von mehr als 263 lbf s/lbm (2579 N s/kg) mit AP-Oxidationsmittel und 268 lbf s/lbm (2628 N s/kg) mit ADN oder HMX als Oxidationmittel. Solche Treibstoffe können nützlich sein bei Anwendungen, bei welchen hoher Energiegehalt erwünscht ist und sichtbare Abgase kein Problem sind.
  • Das HTCE-Bindemittel der vorliegenden Erfindung kann gehärtet werden mit einer Mehrzahl von Härtemitteln, einschließlich di-funktionale Isocyanate, z.B. Isophoren-diisocyanat (IPDI), Dimeryl-diisocyanat (DDI), Bis-(4,Isocyanatocyclohexyl)-methan (Desmodur®-W, erhältlich von der Bayer Corporation, Pittsburgh, PA) und andere di-funktionale Isocyanate; und polyfunktionale. Isocyanate, z.B. aliphatische Isocyanate, hergestellt durch Homopolymerisation von Hexamathylendiisocyanat, einschließlich Desmodur® N-100 und Desmodur® N-3200 (beide erhältlich von der Bayer Corporation) und andere polyfunktionale Isocyanate. Das Härtemittel kann bis zu 2,75 Gew.-% des Treibstoffs ausmachen. Ein Quervernetzer kann erwünscht sein, wenn di-funktionale Isocyanate als Härtemittel verwendet werden. Bevorzugte Quervernetzer umfassen trifunktionale und tetrafunktionale Hydroxy-terminierte Caprolactone, z.B. CAPA® 310 und CAPA® 316 (erhältlich von Solvay Interox, Inc.). Der Quervernetzer kann bis zu 2,0 Gew.-% des Treibstoffs der vorliegenden Erfindung ausmachen. Ein Härtungskatalysator, z.B. Triphenyl-bismut (TPB), Dibutyl-Zinn-dilaurat (DBTDL) oder ähnliche Härtungskatalysatoren können verwendet werden, um die Härtungsreaktion zu beschleunigen. Die typischen Mengen von TPB in dem Treibstoff reichen von ca. 0,01 Gew.-% bis ca. 0,05 Gew.-%. Typische Mengen von DBTDL reichen von ca. 1 PPM pro Gewicht bis ca. 6 PPM pro Gewicht. HTCE kann unter in der Industrie typischerweise verwendeten Bedingungen gehärtet werden. Beispielsweise kann HTCE gehärtet werden bei Temperaturen von ca. 120°F (49°C) bis ca. 140°F (60°C) für Zeitspannen von drei Tagen bis zu zwei Wochen.
  • Der Treibstoff der vorliegenden Erfindung kann auch Stabilisatoren, akustische Unterdrückungsmittel, Modifikationsmittel der Brennrate und andere Zusätze aufweisen. Beispielsweise können Treibstoffe der vorliegenden Erfindung bis zu 0,5 Gew.-% von einem oder mehreren der folgenden Stabilisatoren aufweisen, z.B. N-Methyl-p-nitroanilin (NMNA), 2-Nitrodiphenylamin (NDPA) oder andere in der Technik bekannte Stabilisatoren, um ihre brauchbare Lebensdauer zu verlängern. Stabilisatoren können insbesondere nützlich sein bei Treibstoffen, welche Nitratester-Weichmacher enthalten. Die Treibstoffe können auch bis zu ca. 0,5 Gew.-% eines akustischen Unterdrückungsmittels aufweisen, z.B. Siliciumcarbid oder Zirkoniumcarbid. Modifikationsmittel der Brennrate, z.B. Ruß und/oder Bleiverbindungen, einschließlich Bleicitrat, können in dem Treibstoff der vorliegenden Erfindung in Mengen von bis zu ca. 0,2 Gew.-% vorliegen. Eisenoxid kann als Modifikationsmittel der Brennrate in Zusammensetzungen ohne energetische Nitratester-Weichmacher in Mengen von bis zu ca. 2 Gew.-% vorliegen.
  • Durch Variieren der Zusammensetzung können die Brennraten für das Treibmittel der vorliegenden Erfindung angepasst werden für verschiedene Anwendungen. Brennraten wurden beobachtet mit einer Geschwindigkeit hinab bis zu 0,18 inch/s (0,46 cm/s) und bis hoch zu 0,34 inch/s (0,86 cm/s) bei 1000 psi (6895 kPa) für Zusammensetzungen ohne Modifikationsmittel der Brennraten. Die Druckexponenten waren zwischen 0,3 und 0,4. Die Bereiche der Brennraten und Druckexponenten können erweitert werden durch Verwendung verschiedener Additive und Härtekatalysatoren, wie oben diskutiert. Es sollte möglich sein, metallisierte Treibstoffe mit Eisenoxid als Brennratenkatalysator zu formulieren, welche Brennraten bis zu 0,75 inch/s (1,19 cm/s) bei 1000 psi (6895 kPa) haben.
  • Die mechanischen Eigenschaften des HTCE-Bindemittels, z.B. das Modul, Zugfestigkeit und und Dehnung, können auch für bestimmte Anwendungen angepasst werden. Beispielsweise kann das Modul variieren von ca. 300 psi (2068 kPa) bis ca. 700 psi (4826 kPa), die Zugfestigkeit kann variierten von ca. 75 psi (517 kPa) bis ca. 150 psi (1034 kPa), und die Dehnung kann variieren von ca. 30% bis ca. 150% des Treibstoffs der vorliegenden Erfindung. Eine Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des Bindemittels anzupassen, ist, das Isocyanat/Hydroxyl (NCO/OH)-Äquivalentverhältnis zu variieren. Beispielsweise kann das NCO/OH-Äquivalentverhältnis von ca. 0,95 bis ca. 1,20 variieren. Ein anderes Verfahren ist, ca. 0,1 Gew.-% bis ca. 2,0 Gew.-% eines tri-funktionalen oder tetra-funktionalen Hydrox-terminierten Caprolactons zu der Zusammensetzung als Quervernetzer in dem Treibstoff hinzuzufügen. Der Quervernetzer unterstützt Quervernetzung in der HTCE-Copolymer-Struktur. Geeignete Quervernetzer umfassen tri-funktionale und tetra-funktionale Hydroxyterminierte Caprolactone, z.B. CAPA® 310 und CAPA® 316 (erhältlich von Solvay Interox, Inc.).
  • Sobald eine spezifische Zusammensetzung gewählt ist, werden die Bestandteile in einem explosionssicheren Mischgefäß, gemäß der Industriepraxis, gemischt, um einen ungehärteten Treibstoff zu erzeugen. Der ungehärtete Treibstoff kann in ein Raketengehäuse oder in einen anderen Behälter durch bekannte Gusstechniken gegossen und unter geeigneten Bedingungen gehärtet werden. Beispielsweise kann der Treibstoff der vorliegenden Erfindung bei Temperaturen von ca. 120°F (49°C) bis ca. 140°F (60°C) gehärtet werden. Es kann von ca. 3 Tagen bis ca. 14 Tagen dauern, eine Treibstoff-Charge der vorliegenden Erfindung zu härten. Proben des gehärteten Treibstoffs können dann getestet werden, um die Eigenschaften zu betätigen. Das fertige Produkt wäre dann bereit, um zum Kunden geliefert zu werden.
  • In Laufe der Zeit können sich Mengen an Treibstoff ansammeln, welche Entsorgung erfordern, in Folge von nicht spezifikationsgemäßer Mischung, Überproduktion, natürlichem Zerfall des Treibstoffs, veraltetem Treibstoff oder Raketen, welche nicht mehr im Service sind, und ähnliche Ereignisse. In der Vergangenheit wurde derartiger Treibstoff typischerweise entsorgt durch Verbrennung an offener Luft. Treibstoffe der vorliegenden Erfindung können jedoch entsorgt werden durch Hydrolisieren der HTCE-Bindemittel im Treibstoff. Die Ester-Bindung im Caprolacton im HTCE-Bindemittel bietet eine Hydroly sestelle. Die Polyether-Verbindung in den HTCE-Bindemitteln erhöht die Hydrophilität des gehärteten Bindemittels gegenüber wässrigen sauren und/oder basischen Lösungen. Daher ist die Polyether-Bindung beständiger gegenüber Hydrolyse als die Ester-Bindung.
  • Um den Treibstoff der vorliegenden Erfindung durch Hydrolyse zu entsorgen, kann der Treibstoff bezüglich seiner Größe verkleinert werden, um die Handhabung zu erleichtern und die Oberfläche für die Reaktion zu vergrößern. Obwohl keine bestimmte Größenverringerung erforderlich ist, wird der Treibstoff vorzugsweise auf Stücke von nicht mehr als 0,5 inch (1,3 cm) in jeder Dimension reduziert. Der Treibstoff wird dann mit einer Lösung gemischt, welche HTCE hydrolisieren kann. Beispielsweise kann HTCE in einer sauren wässrigen Lösung von 6 N HCl (Chlorwasserstoffsäule) oder einer basischen wässrigen Lösung von 12 N NaOH (Natriumhydroxid) hydrolisiert werden. Fachleute erkennen, dass Lösungen mit anderen Zusammensetzungen und Konzentrationen ebenfalls funktionieren würden. Vorzugsweise wird die Hydrolyse durchgeführt bei einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 150°F (60°C) für ausreichende Zeit, um das HTCE vollständig zu hydrolisieren. Rühren kann die Hydrolysereaktion beschleunigen. Durch Wählen geeigneter Bedingungen kann die Hydrolyse innerhalb ca. 24 h vollständig durchgeführt werden. Ale Folge der Hydrolysereaktion zerfällt das HTCE-Bindemittel in wasserlösliche, ökologisch harmlose Verbindungen, z.B. hydrolysiertes Caprolacton, typischerweise ω-Hydroxalcapronsäure und Poly(tetramethylenether), welche wiederverwertet werden können. Feststoffe, welche in dem Treibstoff waren, beispielsweise das Oxidationsmittel und andere Feststoffe, können zurückgewonnen und in anderen Treibstoffen wiederverwendet werden. Aluminium kann als Aluminiumoxid zurückgewonnen werden. Die Fähigkeit, die Feststoffe zurückzugewinnen und wiederzuverwenden, welche 85 Gew.-% oder mehr des Treibstoffs ausmachen, verringert den ökologischen Einfluss des Entsorgens von Treibstoffen der vorliegenden Erfindung stark. Der Hydrolyse-Überrest, welcher nicht wiederverwertet werden kann, kann in einer geeigneten Deponie ohne ökologische Gefahren deponiert werden.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne den breiten Umfang der Erfindung einzuschränken.
  • Beispiel 1
  • Um die vorliegende Erfindung darzustellen, wurden mehrere Treibstoffe unter Verwendung eines HTCE-Bindemittels formuliert. Die Tabelle zeigt die Zusammensetzung, mechanischen Eigenschaften und soweit möglich die Daten bezüglich Brennraten und Druckexponenten.
  • Tabelle
    Figure 00100001
  • Beispiel 2
  • Eine 2g-Probe von gehärtetem HTCE-Gummi-Rohstoff wurde in kleine Stücke von nicht mehr als 0,5 inch (1,3 cm) in jeder Dimension geschnitten. Die geschnittenen Stücke wurden in einen Kolben eingebracht, welcher 50 ml einer wässrigen 12 N NaOH-Lösung enthielten. Die Lösung wurde mit einem Ma gnetrührer gerührt und auf einer Heizplatte erwärmt. Die Reaktionstemperatur wurde bei 60°C gehalten. Bei Reaktionsende nach ca. 24 h war sämtlicher fester Gummi-Rohstoff gelöst, und eine Öltröpfchensuspension war sichtbar. Diese Ergebnisse zeigen, dass das HTCE-Bindemittel als Teil eines Verfahrens zum Entsorgen eines Treibstoffs der vorliegenden Erfindung hydrolisiert werden kann.

Claims (11)

  1. Ein Feststoffraketenmotor-Treibstoff, aufweisend ein Hydroxy-terminiertes Caprolactonether-Bindemittel und ein Oxidationsmittel, wobei der Hydroxy-terminierte Caprolactonether ein lineares Block-Copolymer von Caprolacton und Tetramethylenether ist.
  2. Treibstoff nach Anspruch 1, bei welchem der Hydroxy-terminierte Caprolactonether ein Molekulargewicht von ca. 2000 bis ca. 4200 units hat.
  3. Treibstoff nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Oxidationmittel Ammoniumnitrat, Ammoniumdinitramid, Cyclotrimethylentrinitramid, Cyclotetramethylentetranitramin oder Ammoniumperchlorat aufweist.
  4. Treibstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, außerdem aufweisend einen Weichmacher, welcher n-Butylnitratoethylnitramin, Trimethylolethantrinitrat, Triethylenglycoldinitrat, Dioctyladipat oder Isodecylpelargonat aufweist.
  5. Treibstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem aufweisend einen Aluminium- oder Bor-Metallbrennstoff.
  6. Treibstoff nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Oxidationmittel Ammoniumnitrat, Ammoniumdinitratmid, Cyclotrimethylentrinitramid oder Cyclotetramethylentetranitramin aufweist und welcher außerdem einen Weichmacher aufweist, der n-Butylnitratoethylnitramin, Trimethylolethantrinitrat oder Triethylenglycoldinitrat aufweist, wobei der Treibstoff ca. 4 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% HTCE-Bindemittel, ca. 45 Gew.-% bis ca. 75 Gew.-% Oxidationmittel und ca. 6 Gew.-% bis ca. 18 Gew.-% Weichmacher aufweist.
  7. Treibstoff nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Oxidationmittel Ammoniumperchlorat aufweist und welcher außerdem einen Weichmacher aufweist, welcher n-Butylnitratoethylnitramin, Trimethylolethantrinitrat, Triethylenglycoldinitrat, Dioctyladipat oder Isodecylpelargonat aufweist, wobei der Treibstoff ca. 4 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% HTCE-Bindemittel, ca. 65 Gew.-bis ca. 86 Gew.-% Oxidationsmittel und ca. 5 Gew.-% bis ca. 12 Gew.-% Weichmacher aufweist.
  8. Treibstoff nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Oxidationmittel Ammoniumperchlorat, Ammoniumnitrat, Ammoniumdinitramid, Cyclotrimethylentrinitramid oder Cyclotetramethylentetranitramin aufweist und außerdem einen Aluminium- oder Bor-Metallbrennstoff und einen Weichmacher aufweist, welcher Trimethylolethantrinitrat, Triethylenglycoldinitrat, Dioctyladipat oder Isodecylpelargonat aufweist, wobei der Treibstoff ca. 4 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% HTCE-Bindemittel, ca. 45 Gew.-% bis ca. 75 Gew.-% Oxidationsmittel, ca. 15 Gew.-% bis ca. 24 Gew.-% Metallbrennstoff und ca. 5 Gew.-% bis ca. 12 Gew.-% Weichmacher aufweist.
  9. Verfahren zum Entsorgen eines Feststoffraketen-Treibstoffs, aufweisend die folgenden Schritte: a) Inkontaktbringen eines Treibstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Lösung, welche in der Lage ist, das Bindemittel zu hydrolisieren, um hydrolisiertes Caprolacton und Poly(tetramethylenether) zu bilden, und b) Entfernen von in der Lösung verbleibenden Feststoffen, nachdem das Bindemittel hydrolisiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Feststoffe zurückgewonnen und wiederverwertet werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die hydrolisierten Bindemittelbestandteile, Caprolacton und Poly(tetramethylenether) zurückgewonnen und wiederverwertet werden.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238499B1 (en) * 1999-07-16 2001-05-29 United Technologies Corporation Solid rocket propellant
US6627014B1 (en) * 2000-08-07 2003-09-30 Trw Inc. Smokeless gas generating material for a hybrid inflator
US6730181B1 (en) * 2001-01-22 2004-05-04 Alliant Techsystems Inc. Process for making stable cured poly(glycidyl nitrate)
US20040094250A1 (en) * 2002-11-14 2004-05-20 Estes-Cox Corporation Composite propellant compositions
DE10257168A1 (de) * 2002-12-03 2004-07-01 Takata Corp. Gassack für eine Insassenschutzeinrichtung
US6969434B1 (en) * 2002-12-23 2005-11-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Castable thermobaric explosive formulations
US7604705B2 (en) * 2004-05-17 2009-10-20 Foster-Miller, Inc. Process of separating gun propellant components and useful byproducts thereof
US20080064914A1 (en) * 2005-03-28 2008-03-13 Fokema Mark D Thermally stable catalyst and process for the decomposition of liquid propellants
US7857920B1 (en) * 2005-08-22 2010-12-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low temperature clean burning pyrotechnic gas generators
US8986473B1 (en) 2008-09-03 2015-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High burning rate tactical solid rocket propellant, and related method
KR100968878B1 (ko) * 2010-04-02 2011-05-31 (주)제이제이테크 추진기관의 추진제 처리장비
KR101334732B1 (ko) * 2011-03-09 2013-12-12 국방과학연구소 둔감성 고체 추진제 조성물
US8683933B1 (en) 2012-01-29 2014-04-01 Mario Placido Portela Solid rocket braking system
RU2547476C2 (ru) * 2012-07-04 2015-04-10 Николай Евгеньевич Староверов Ракетное топливо (варианты)
US9416217B2 (en) * 2013-03-12 2016-08-16 Orbital Atk, Inc. Precursor formulations for a liner, a rocket motor including the liner, and related methods
US20160046536A1 (en) * 2013-04-25 2016-02-18 Fischerwerke Gmbh & Co. Kg Electrically ignitable caseless propellant charge, the production and use thereof
CN105130720B (zh) * 2014-05-30 2017-11-14 湖北航天化学技术研究所 一种高能低燃速温度敏感系数推进剂
US11275096B2 (en) 2017-09-28 2022-03-15 Bioceryx Technologies Inc. Blood transfer devices and methods thereof
CN112500253B (zh) * 2020-12-02 2022-04-12 湖北航天化学技术研究所 一种温敏时变高能固体推进剂
CN114133308A (zh) * 2021-12-13 2022-03-04 湖北航天化学技术研究所 一种可回收可降解复合固体推进剂、制备方法及降解方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3798090A (en) * 1968-12-04 1974-03-19 Hercules Inc Process for producing cross-linked propellants
JPS5645942B2 (de) * 1973-01-18 1981-10-29
US3972973A (en) * 1973-08-29 1976-08-03 Dunlop Limited Method of making rubber and polyester structures
US4057442A (en) * 1976-03-29 1977-11-08 Thiokol Corporation Method of disposal of pyrotechnic compositions
US4018636A (en) * 1976-04-20 1977-04-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Soluble binder for plastic bonded explosives and propellants
US4098627A (en) * 1976-12-15 1978-07-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Solvolytic degradation of pyrotechnic materials containing crosslinked polymers
US4229182A (en) * 1978-09-29 1980-10-21 Nasa Recovery of aluminum from composite propellants
US4415728A (en) * 1979-11-08 1983-11-15 Her Majesty The Queen In Right Of Canada ε-Caprolactone co-polyesters useful for the preparation of polyurethane
US4430131A (en) * 1979-11-08 1984-02-07 Her Majesty The Queen In Right Of Canada Polyurethane binders
US4337102A (en) * 1980-02-04 1982-06-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force High energy solid propellant composition
US4390566A (en) * 1981-03-09 1983-06-28 Toray Industries, Inc. Method of producing soft sheet
DE3221692A1 (de) * 1982-06-09 1983-12-15 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von polycaprolacton
FR2564457B1 (fr) * 1984-05-17 1986-09-26 Poudres & Explosifs Ste Nale Inhibiteur de combustion a base d'elastomere polyurethanne aliphatique pour propergol, et bloc revetu par cet inhibiteur
US4569973A (en) * 1984-08-24 1986-02-11 General Electric Company Copolyetheresters from caprolactone
US4775432A (en) * 1986-11-06 1988-10-04 Morton Thiokol, Inc. High molecular weight polycaprolactone prepolymers used in high-energy formulations
EP0266973A3 (de) * 1986-11-06 1990-01-10 Thiokol Corporation PCP/HTPB-Blockkopolymer und daraus hergestelltes Bindemittel für Treibmittel
US4853051A (en) * 1986-11-06 1989-08-01 Morton Thiokol, Inc. Propellant binder prepared from a PCP/HTPB block polymer
US5120790A (en) * 1987-05-07 1992-06-09 The B. F. Goodrich Company Blends of comb-shaped copolymers of a macromolecular monomer of polylactone with polymer (s)
US5240523A (en) * 1988-07-11 1993-08-31 Thiokol Corporation Binders for high-energy composition utilizing cis-,cis-1,3,5-tri(isocyanatomethyl)cyclohexane
US4919737A (en) * 1988-08-05 1990-04-24 Morton Thiokol Inc. Thermoplastic elastomer-based low vulnerability ammunition gun propellants
US5190533A (en) * 1992-01-06 1993-03-02 Blackburn William A Biodegradable fluid-absorbing structures
DE19520548A1 (de) * 1995-06-06 1996-12-12 Manfred Dr Bohn Verfahren zur Rückgewinnung von Stoffkomponenten aus kunststoffgebundenen Treibmitteln und Sprengstoffen
AU7140598A (en) * 1997-04-21 1998-11-13 Monsanto Company Hydroxy-terminated polyhydroxyalkanoates
US6238499B1 (en) * 1999-07-16 2001-05-29 United Technologies Corporation Solid rocket propellant
US6395859B1 (en) * 2000-03-22 2002-05-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Hydrolyzable, energetic thermoplastic elastomers and methods of preparation thereof
US6576072B2 (en) * 2001-02-27 2003-06-10 The United States Of Americas As Represented By The Secretary Of The Navy Insensitive high energy booster propellant

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