EP0327673A1 - Giess- und/oder pressbare Gasgeneratortreibstoffe - Google Patents
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Abstract
Gieß- und/oder preßbare Gasgeneratortreibstoffe mit Flammentemperaturen unter 1 400 K von guter chemischer Stabilität und vorzüglichen mechanischen Eigenschaften aus duroplastischen und/oder thermoplastischen Bindern und bis zu 80 Gewichtsprozent Triaminoguanidinnitrat.
Description
- Gegenstand der Erfindung sind gieß- und/oder preßbare Gasgeneratortreibstoffe mit Flammentemperaturen unter 1 400 K auf Basis duroplastischer und/oder thermoplastischer Bindersysteme mit Weichmacher, Zusätzen und ggf. einer gasliefernden Hauptkomponente.
- Gasgeneratoren finden heute vielfältige Anwendung z. B. zum Antrieb von Turbinen und zur Energieversorgung.
- Aus der DE-AS 23 29 558 sind Gasgeneratortreibstoffe bekannt, die aus monomeren und polymeren Salpetersäureestern, einem polymeren Kunststoffbinder und verbrennbaren, stickstoffhaltigen Verbindungen mit Zersetzungstemperaturen unter 2 000 K bestehen. Die Anwesenheit größerer Mengen Salpetersäure (monomere Ester und polymere Ester jeweils bis zu 40 %) bedingt Stabilitätsprobleme und damit geringere Gebrauchs- und Sicherheitslebensdauer. Zudem bringt die Migrationsbereitschaft der monomeren Ester Schwierigkeiten durch Ausschwitzen, Ablösen der Inhibierung oder unerwünschte Wanderung in die Inhibierung.
- Mit der Erfindung soll ein Gasgeneratortreibstoff geschaffen werden, der die geschilderten Nachteile der Salpetersäureester nicht aufweist, niedrige Flammentemperatur besitzt, dessen Brenngeschwindigkeit in einem bestimmten Bereich einstellbar ist, gute mechanische Eigenschaften hat und dessen Hauptkomponente weder hygroskopisch noch mechanisch sensibel oder durch Phasensprünge schwer beherrschbar ist wie Ammoniumnitrat.
- Diese Aufgabe wird gelöst, indem als gasliefernde Hauptkomponente Triaminoguanidinnitrat dient. Diese Verbindung ist nicht hygroskopisch, besitzt hohe Anteile an Stickstoff und Wasserstoff, liefert beim Abbrand Verbrennungsprodukte von sehr niederem Molekulargewicht, ist unbegrenzt lagerfähig und gut verarbeitbar. In bevorzugter Ausführungsform ist Triaminoguanidinnitrat in Mengen bis zu 80 Gewichtsprozent anwesend.
- Triaminoguanidinnitrat ist zwar schon für eine Feststoffprojektiltreibladung zusammen mit einer durch flüssige Salpetersäureester plastifizierten Nitrocellulose verwendet worden (DE-AS 22 63 860). Abgesehen von den auch hier vorhandenen festen und flüssigen Salpetersäureestern liegen die Flammentemperaturen jedoch um 2 500 K.
- Die DE-PS 24 49 778 beschreibt ein Treibladungspulver, bestehend aus einem linearen und einem cyclischen Nitramin und als Bindemittel Äthylcellulose und/oder Isodecylpelargonat. Als lineares Nitramin soll Triaminoguanidinnitrat fungieren (allerdings ist Triaminoguanidinnitrat kein Nitroamin) und als cyclisches Nitramin Oktogen anwesend sein. Die Flammentemperaturen liegen ebenfalls sehr hoch, nämlich zwischen 1 900 K und 2 200 K.
- Treibladungen dienen jedoch anderen Zwecken als Gasgeneratoren und bedingen daher auch andere Abbrandeigenschaften.
- Die erfindungsgemäßen Gasgeneratortreibstoffe bestehen aus duroplastischen Bindersystemen wie Polyurethan, Polyester und Polybutadien und/oder thermoplastischen Bindern wie Äthylcellulose, Celluloseacetat und Polyisobutylen und enthalten neben Triaminoguanidinnitrat Weichmacher, Benetzungsmittel, Stabilisatoren und - wenn zur Erzielung einer etwas höheren Brenngeschwindigkeit erforderlich - Abbrandmoderatoren.
- Folgende Ausführungsbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 2 in Gew. % Triaminoguanidinnitrat 75,00 75,00 Polyol 7,97 12,64 Isocyanat-Härter 0,78 1,75 Weichmacher 15,00 10,00 Verarbeitungshilfsmittel und Zusätze 0,75 0,61 Abbrandmoderator 0,50 -- 100,00 100,00 Brenngeschwindigkeit bei 70 b und NT mm/s 3,7 3,1 Chemische Stabilität Holland-Test 105°C % 0,04 Verpuffungstemperatur °C 238 Sicherheitstechnische Kenndaten Reibempfindlichkeit kg 21,6 Schlagempfindlichkeit Nm 13 Mechanische Eigenschaften -30oC +20oC +50oC Bruchfestigkeit bar 10,5 5,4 4,3 Bruchdehnung % 72,4 38,0 39,5 E-Modul bar 266 55 44 Flammentemperatur K 1 284 Düsenaustrittstemperatur K 447 Gasausbeute mol/kg 55,5 Gaszusammensetzung Mol % CO₂ 3,0 H₂O 8,7 N₂ 28,5 CO 20,4 H₂ 34,8 CH₄ 4,4 NH₃ 0,1 - Die Gasgeneratortreibstoffe nach der Erfindung zeichnen sich durch einfache Herstellung (Vermischen und anschließendes Gießen und/oder Pressen), gute Verträglichkeit der gasliefernden Hauptkomponente mit dem Binder, gute chemische Stabilität und - auch bei hohem Triaminoguanidinnitrat-Anteil überraschenderweise vorzüglichen mechanischen Eigenschaften aus, die auch eine Verwendung in case-bonded Bauweise erlauben.
- Sie besitzen die erforderliche langsame, aber doch in bestimmtem Bereich (ca. 25 %) einstellbare Brenngeschwindigkeit und weisen gute Handhabung und Lagerfähigkeit auf. Ein aus diesem Treibstoff hergestellter Treibsatz läßt sich problemlos und dauerhaft isolieren; das Anzündverhalten bei Minustemperaturen ist gut. Da die Treibstoffe ausschließlich aus den Elementen C, H, O und N bestehen, werden beim Abbrand keine korrodierenden Gase oder Partikel gebildet. Die Molausbeute ist hoch; die Flammentemperatur und demzufolge auch die Düsenaustrittstemperatur sind niedrig.
- Diese geschilderten Eigenschaften ergeben die gewünschte geringe Belastung nachgeschalteter Aggregate.
Claims (2)
1. Gieß- und/oder preßbare Gasgeneratortreibstoffe mit Flammentemperaturen unter 1 400 K auf Basis duroplastischer Bindersysteme wie Polyurethan, Polyester und Polybutadien und/oder thermoplastischem Binder wie Äthylcellulose, Celluloseacetat und Polyisobutylen unter Zusatz von Benetzungsmitteln, Stabilisatoren, Weichmachern und ggf. Abbrandmoderatoren und einer gasliefernden Hauptkomponente
dadurch gekennzeichnet,
daß als gasliefernde Hauptkomponente Triaminoguanidinnitrat enthalten ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß als gasliefernde Hauptkomponente Triaminoguanidinnitrat enthalten ist.
2. Gieß- und/oder preßbare Gasgeneratortreibstoffe nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß Triaminoguanidinnitrat in Mengen bis zu 80 Gewichtsprozent anwesend ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß Triaminoguanidinnitrat in Mengen bis zu 80 Gewichtsprozent anwesend ist.
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