JP3090820B2 - 無煙性コンポジット推進薬 - Google Patents
無煙性コンポジット推進薬Info
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Description
られる固体推進薬に関する。更に詳しくは、酸化剤、バ
インダー等を主成分とするコンポジット推進薬のうち、
特に無煙性コンポジット推進薬に関する。
セルロースとニトログリセリンを主成分とするいわゆる
ダブルベース系推進薬が広く使われている。一方、コン
ポジット系では無煙性を得るため、酸化剤として硝酸ア
ンモニウム(以下ANと略す)、バインダーとしてポリブ
タジエン系(以下HTPBと略す)ポリマーを主成分とする
ものがロケットモータの推進薬として量産されている。
しかしこれらの推進薬は推力が過塩素酸アンモニウム
(以下APと略す)を酸化剤とする有煙性推進薬に比べ小
さいため、それを改良する種々の推進薬が提案されてい
る。例えば、AN/HTPB系にクロム化合物、コバルト化合
物を燃焼触媒として添加する推進薬(工業火薬協会誌,
52(6), 1991)、酸化剤のANに、シクロトリメチレントリ
ニトラミン(以下RDX と略す)を混合した推進薬(特公
昭60−9999号)、酸化剤にシクロテトラメチレンテトラ
ニトラミン(以下HMX と略す)を用い、更に鉛化合物及
び/又は金属鉛と炭素粒子とを添加した推進薬(特公平
3−7636号)、又、バインダーにHTPBの代わりにグリシ
ジルアジ化ポリマー(以下 GAPと略す)を用いたAN/GA
P 系推進薬や、更にこの系に重クロム酸アンモニウムや
カーボンブラック等を添加した推進薬(第27回燃焼シン
ポジウム平成元年)、 HMX/GAP 系推進薬に鉛塩を添加
した推進薬(特開平2−157177号)等である。
推進薬には、次の様な問題点があり、その解決が強く望
まれている。つまり、ダブルベース系推進薬は、ニトロ
セルロース、ニトログリセリンを主成分とするため、推
進薬自体の長期安定性や、安全性、特に被弾や火災に対
して、脆弱であるという問題、更に推力が小さいという
問題もあった。
化剤に用いるものは燃焼速度、燃焼ガス温度が低いとい
う欠点があった。更にこの改良として多量の燃焼触媒、
例えば重クロム酸アンモニウムを加えると、混合薬の粘
度が極めて高く、流動性を欠き、注型法により製造でき
ない欠点をもっていた。
が発熱的に行われるため発生するエネルギーが大で、推
進薬の性能向上は期待できるものの、燃焼の圧力依存性
が大きい(圧力指数が大きい)ことや、バインダー成分
である合成ゴム等を分解し、その際多量のススを発生
し、無煙性を阻害するという欠点を有していた。
インダーに代えたものも、組み合わせる酸化剤がANの場
合は燃焼速度が低く、HMX の場合は圧力指数が高いとい
う問題点は依然として残っていた。このように、無煙性
推進薬、特にコンポジット系の無煙性推進薬には、バイ
ンダー、酸化剤、燃焼促進剤のいずれにも満足のいくも
のが見い出されていなかった。
題を解決するため、特定のアジ化ポリマーをバインダー
とし、AN及び/又はHMXを酸化剤とする無煙性コンポジ
ット推進薬において、燃焼速度を高め、かつ、製造性の
優れた推進薬組成を鋭意検討した結果、特定の添加剤と
して、カーボンブラック及び重金属燃焼触媒を添加する
ことにより従来の問題点を解決できることを見出し本発
明を完成するに至った。即ち、本発明は、3,3-ビスアジ
ドメチルオキセタン/テトラヒドロフランコポリマー、
又は3,3-ビスアジドメチルオキセタン/3−アジドメチ
ル−3−メチルオキセタンコポリマーを主成分とするバ
インダーと、硝酸アンモニウム及び/又はシクロテトラ
メチレンテトラニトラミンを酸化剤とするコンポジット
推進薬に、カーボンブラック並びに重クロム酸アンモニ
ウム、重クロム酸カリウム、クロム酸銅、亜クロム酸銅
及び酸化クロムよりなる群から選ばれる1種又は2種以
上である重金属燃焼触媒を添加して成る無煙性コンポジ
ット推進薬を提供するものである。
GAP に代わる高エネルギー物質である3,3 −ビスアジド
メチルオキセタン/テトラヒドロフランコポリマー(以
下BAMO/THF コポリマーと略す)、 3,3−ビスアジドメ
チルオキセタン/3−アジドメチル−3−メチルオキセ
タンコポリマー(以下BAMO/AMMOコポリマーと略す)か
ら選ばれる1種を用いるが、BAMO/THF コポリマー及び
BAMO/AMMOコポリマーは、公知の方法(特開平3−1395
20号、特願平3−213631号)で合成できる。いずれも両
末端が水酸基であるもので、室温で液状であるものが適
する。又これらのコポリマーのBAMO/THF 、BAMO/AMMO
のモル比は、バインダーの有するエネルギー(生成熱)
が高い方が好ましいが、上記室温で液状である条件を満
たす7/3〜5/5の範囲のものが好ましい。
X については、特に限定されないが、その平均粒子径は
1〜200 μm の範囲のものが用いられる。1μm 未満の
ものは、推進薬としての燃焼速度を高めることが期待で
きるが、嵩比重が小さく、推進薬の製造性に問題があ
る。又、 200μm を超えるものは燃焼速度が遅いので好
ましくない。この範囲で平均粒子径の異なるもの、例え
ば、4μm と200 μm との混合物、又は4μm と20μm
と 200μm の混合物等は、製造性の点で好ましい。更
に、ANとHMX とは単独で又は混合して用いることができ
る。混合して用いる場合のAN/HMX の混合重量比は4/
1〜1/4の範囲が好ましい。
ーボンブラック及び重金属燃焼触媒である。カーボンブ
ラックは燃焼の際に系内に炭素を供給し、圧力指数の低
下に役立つ。その平均粒子径は10〜50μm の範囲のもの
が好ましく用いられ、添加量は外割りで0.01〜1.0 重量
%、特に0.05〜0.5 重量%が好ましい。また重金属燃焼
触媒としては、重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カ
リウム、クロム酸銅、亜クロム酸銅、酸化クロム等より
選ばれる1種類又は2種類以上の混合物が用いられる。
これらの燃焼触媒の添加量は、外割りで 0.1〜3.0 重量
%が好ましい。 0.1重量%未満では効果がなく、 3.0重
量%を超えると製造性に問題がある。これらの燃焼触媒
の平均粒子径は、 0.1〜50μm の範囲のものが好ましく
用いられる。
進薬の製造で用いるバインダーの硬化剤、例えばイソホ
ロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソ
シアネート(HMDI)等のイソシアネート、硬化反応の触
媒、例えばジブチルチンジラウレート(DBTDL) 、可塑
剤、例えばジオクチルアジペート、ジブチルフタレート
(DBP) 等、架橋剤、例えばトリメチロールプロパン(TM
P) 、BAMO/THF コポリマーのトリオール、更に結合
剤、例えばジメチルヒダントイン、イソフタリック−2
−メチルアジリジン等が添加される。
囲、例えば15/85〜30/70(重量比)が適用される。更
にその製造方法も通常のコンポジット系推進薬の製造方
法がそのまま適用できる。つまり、バインダー成分であ
るアジ化ポリマー、硬化触媒、架橋剤、可塑剤等を減圧
下(例えば10Torr)で混合し、その後酸化剤を添加し更
に減圧混合する。最後に硬化剤を添加し、再度減圧混合
し、常圧に戻し、所定容器に混合薬を取り出す。このも
のを一定の容器(金型)に減圧注型し、40〜60℃の恒温
槽で7日〜10日キュアして作る。
あることはもちろん、圧力指数が 0.4〜0.6 、燃焼速度
が従来のAN系コンポジット推進薬と比べ約 1.3〜1.8 倍
と大きくできる。更に注型法で製造できるという長所を
有するものである。
明する。
を製造した。つまり、BAMO/AMMOコポリマー(BAMO/AM
MOモル比=7/3、数平均分子量1,000 、水酸基数2)
65.0g、BAMO/THF コポリマートリオール(BAMO/THF
モル比=6/4、数平均分子量1,300 、水酸基数3)3
0.8g、DBP(大八化学製)22.5g、DBTDL(試薬)0.003
g、トリフェニルビスマス(TPB)(試薬)0.05g、カーボ
ンブラック(三菱化成製、平均粒子径40μm)0.27g、重
クロム酸アンモニウム(不二化学薬品製、平均粒子径44
μm)10.8g、アジリジン化合物(3M製、HX−752)1.9 g
をウェルナー型攪拌翼をもったミキサーに仕込み、減圧
下(10Torr) で25分間プレミックスし、バインダーを調
製した。次いで、AN(住友化学製、平均粒子径200μm)
207.8 g、AN(同、平均粒子径5μm )116.5 g及びHM
X(中国化薬製、平均粒子径20μm)81.1gを3分割して上
記バインダーに添加し、減圧下(10Torr)でそれぞれ10
分間合計30分間混合し、更にスクレープダウンを途中に
2回はさみ、50分間混合した。その後、HMDI(試薬)1
6.82 gを添加し、再度減圧混合(10Torr)を30分間行
った。なお、この時のミキサージャケットの温度は40℃
とした。
型に減圧下(10Torr)で注填した。注填物を容器ごと、
40℃恒温槽で10日間キュアし、推進薬を得た。この推進
薬をストランド状に裁断し、チムニー型ストランド線燃
焼速度試験機で数点の圧力下で線燃焼速度を測定した。
更に、その結果の圧力〜線燃焼速度を両対数グラフにプ
ロットし、その直線の傾きから圧力指数を求めた。これ
らの結果を表2に示した。
代わりにクロム酸銅(試薬、平均粒子径 100μm)を用
い、実施例1と同様の方法で推進薬を製造し、実施例1
と同様の方法で線燃焼速度を測定し、圧力指数を求め表
2に示した。
代わりに亜クロム酸銅(試薬、平均粒子径1μm)を用
い、実施例1と同様の方法で推進薬を製造し、実施例1
と同様の方法で線燃焼速度を測定し、圧力指数を求め、
表2に示した。
代わりに、酸化クロム(試薬、平均粒子径5 mμ)を用
い、実施例1と同様の方法で推進薬を製造し、実施例1
と同様の方法で線燃焼速度を測定し、圧力指数を求め、
表2に示した。
ロム酸銅を10.8g加え、実施例1と同様の方法で推進薬
を製造し、実施例1と同様の方法で線燃焼速度を測定
し、圧力指数を求め、表2に示した。
BAMO/THF コポリマー(BAMO/THF モル比6/4、数平
均分子量2000、水酸基数2)110.0 g、BAMO/THF コポ
リマートリオール(BAMO/THF モル比6/4、数平均分
子量1300、水酸基数3)12.1g、DBP(大八化学製)26.8
g、DBTDL(試薬)0.005 g、カーボンブラック(三菱化
成製、平均粒子径40μm) 0.3g、重クロム酸アンモニウ
ム(不二化学薬品製、平均粒子径44μm) 3.2g、アジリ
ジン化合物(3M製、HX−752) 2.2gをウェルナー型攪拌
翼をもったミキサーに仕込み、減圧下(10Torr)で25分
間プレミックスしバインダーを調製した。次いでAN(住
友化学製、平均粒子径 200μm)214.8 g、AN(同、平均
粒子径5μm)138.4 g及びHMX(中国化薬製、平均粒子径
20μm)128.4 gを3分割して上記バインダーに添加し、
減圧下(10Torr)でそれぞれ10分間合計30分間混合し、
更にスクレープダウンを途中2回はさみ、50分間混合し
た。その後、IPDI(ダイセルヒュルス製)11.6gを添加
し、再度減圧下(10Torr)で30分間混合した。なお、こ
の時のミキサーのジャケット温度は40℃とした。以下実
施例1と同様の方法で注型、キュアした。この推進薬を
実施例1と同様の方法で線燃焼速度を測定し、圧力指数
を求め、表2に示した。
カーボンブラックと重クロム酸アンモニウムを除いた推
進薬を製造した。またこの推進薬を実施例1と同様に、
線燃焼速度を測定し、圧力指数を求め、表2に示した。
て推進薬を製造した。つまり、GAP(数平均分子量2000、
水酸基数2)100 g、TMP(試薬)7.2 g、DBP(大八化
学製) 24.8 g、DBTDL(試薬)0.004 gをウェルナー型
攪拌翼をもったミキサーに仕込み、減圧下(10Torr)で
25分間プレミックスしバインダーを調製した。次いでAN
(住友化学製、平均粒子径 200μm) 159.1g、AN(同、
平均粒子径5μm)106.0 gを3分割して上記バインダー
に添加し、減圧下(10Torr)でそれぞれ10分間合計30分
間混合し、更にスクレープダウンを途中2回はさみ、50
分間混合した。その後、IPDI(ダイセルヒュルス製)1
7.1gを添加し、再度減圧下(10Torr)で30分間混合し
た。なお、この時のミキサーのジャケット温度は40℃と
した。また、実施例1と同様に推進薬の線燃焼速度を測
定し、圧力指数を求め、表2に示した。
リオール,HMDI,DBP,DBTDLP TPBを含む。 *2:BAMO/THF コポリマー,BAMO/THF コポリマーのト
リオール,IPDI,DBP,DBTDLP TPBを含む。 *3:GAP, TMP,IPDI,DBP, DBTDLを含む。 *4:外割りの添加量。
Claims (1)
- 【請求項1】 3,3-ビスアジドメチルオキセタン/テト
ラヒドロフランコポリマー、又は3,3-ビスアジドメチル
オキセタン/3−アジドメチル−3−メチルオキセタン
コポリマーを主成分とするバインダーと、硝酸アンモニ
ウム及び/又はシクロテトラメチレンテトラニトラミン
を酸化剤とするコンポジット推進薬に、カーボンブラッ
ク並びに重クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウ
ム、クロム酸銅、亜クロム酸銅及び酸化クロムよりなる
群から選ばれる1種又は2種以上である重金属燃焼触媒
を添加して成る無煙性コンポジット推進薬。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05182496A JP3090820B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 無煙性コンポジット推進薬 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05182496A JP3090820B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 無煙性コンポジット推進薬 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0733578A JPH0733578A (ja) | 1995-02-03 |
JP3090820B2 true JP3090820B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=16119313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05182496A Expired - Lifetime JP3090820B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 無煙性コンポジット推進薬 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3090820B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006044975A (ja) * | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Ihi Aerospace Co Ltd | 固体推進薬 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP05182496A patent/JP3090820B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0733578A (ja) | 1995-02-03 |
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