JP3370669B2 - 非晶質ポリエーテル/発熱性可塑剤バインダーを含有する固体推進薬 - Google Patents
非晶質ポリエーテル/発熱性可塑剤バインダーを含有する固体推進薬Info
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Description
もう一種類の他の添加剤から構成される固体コンポジッ
ト推進薬組成物に関する。
は米国国防省(DoD)第1.3種適用の固体推進薬の技術は
不活性ヒドロキシ重合停止化ポリブタジエン(HTPB)バ
インダーを含有する推進薬によるものであった。これら
の組成物は一般に86乃至88%の固体を含みかつ過塩素酸
アンモニウム酸化剤を使用した。また、これらの組成物
は、セバシン酸ジオクチル(DOS)又はアジピン酸ジオ
クチル(DOA)のような不活性可塑剤、アルミニウム燃
料、及びシクロテトラメチレン・テトラニトラミン(HM
X)又はシクロトリメチレン・トリニトラミン(RDX)の
ような固体環状ニトラミン類を使用することもあった。
HTPB推進薬は、国防省第1.1種(大量轟爆(mass−deton
able))であるダブルベース推進薬よりも廉価で取扱い
が安全なので有用である。しかし、HTPB推進薬は現在の
硝酸エステルポリエーテル(NEPE)ダブルベース推進薬
に比較すると発熱性(energetic)が低く、従って性能
も低い。
のために破局的な絶縁破壊その他の静電気的障害を受け
やすい。静電放電は、HTPB推進薬を含む従来技術のロケ
ットモーターの取扱い及び製造過程において、不幸な火
災の原因になることが知られている。
に関しても芳しくないと考えられている。将来の地上発
射戦術及び戦略ミサイル用として、少なくとも40%の低
温(−25゜F)点火ひずみが要求される考えられる。こ
の条件下では最高の性能のHTPB推進薬(89%固体)が約
40%のひずみを可能とする唯一の推進薬である。
ーをベースとするコンポジット推進薬の固有の欠点を解
消することを目的とする。本発明の固体推進薬組成物
は、酸化剤、燃料、バインダー、及び安定剤、燃焼速度
調整剤(burning rate additive)、ボンディング剤、
清浄剤(scavenger)、又は触媒から選ばれる、少なく
とも一種類の添加剤から構成される。本発明の推進薬が
従来技術に勝る点は、推進薬組成物の合計重量を基準と
して、(a)約1250乃至9,000の分子量を有する非晶質
ポリエーテル約3乃至約12%と、(b)n−ブチル−2
−ニトラトエチルニトラミン、エチル−2−ニトラトエ
チルニトラミン、トリエチレングリコール二硝酸エステ
ル、ジエチレングリコール二硝酸エステル及びニトログ
リセリンのような発熱性可塑剤(energetic plasticize
r)約1乃至約12%とから構成されるバインダーを使用
してなることである。
分(“soft segment")」ポリエーテルの組合せを使用
して国防省第1.3種推進薬に新規の系統を提供する。本
発明の推進薬は地上発射迎撃ミサイル、空中発射戦術ロ
ケット、及び宇宙ブースター(SRMs)に使用される。本
発明の推進薬の他の用途としては、戦略的、戦術的、発
煙抑制、及び無煙推進薬及び隠密弾(insensitive muni
tions)に組み込むと有利である。
定義される。爆発熱とは、定容状態で、不活性雰囲気
(例えば、20気圧のN2)中において推進薬又は成分を燃
焼させた後雰囲気温度まで冷やしたとき、解放されるエ
ネルギーである。発熱性可塑剤の例としては、BuNENA
(n−ブチル−2−ニトラトエチルニトラミン)(HEX
=+259.3cal/g)、エチルNENA(エチル−2−ニトラト
エチルニトラミン)(HEX=+783.9cal/g)、トリエチ
レングリコール二硝酸エステル(TEGDN)(HEX=+604.
0cal/g)、ジエチレングリコール二硝酸エステル(DEGD
N)(HEX=+1022.13cal/g)、ニトログリセリン(HEX
=+1755.60cal/g)、及びその他の液体の硝酸エステル
がある。
ドロフランとのランダム共重合体類で、分子量が1250乃
至2000の範囲にあり、15−40重量%のエチレンオキシド
成分をもつものが含まれる。これらのポリエーテルはデ
ュポン社からTeracol TE 2000(分子量=2000、エチレ
ンオキシド=38%、テトラヒドロフラン=62%)の商品
名で、またBASF社からER−1250/25(分子量=1250、エ
チレンオキシド=25%、テトラヒドロフラン=75%)の
商品名で、いずれも商業的に入手できる。
うに十分にイオン化して、高い比推力(Isp)を提供す
る。これらの種類の可塑剤は非イオン化HTPB重合体とは
比較的混合しにくい。従って、潜在的に更に高い性能が
非晶質重合体/発熱性可塑剤の組合せを含む推進薬で達
成される(現在のHTPB推進薬と比較して)。
G)やポリテトラヒドロフラン(PTHF)のように結晶性
の強いポリエーテル類に比較して、ずっと低い可塑剤レ
ベルにおける推進薬調製を可能にする。(可塑剤対重合
体比が0.3である推進薬の調製に成功した。)
る。非晶質可塑剤によって低い可塑剤レベルが達成でき
るから、高い固体充填率及びボンド剤を有する推進薬の
組成が容易になる。固体充填率87%の組成を調製でき
た。これらのバインダーで達成できる高固体充填率によ
って、密度を増し、推進薬の総合的な性能(例えば、体
積当たりの推力)を向上する。
PB推進薬と比較して)、性能を犠牲にしないでも、優れ
た機械的性質を達成できる。ER−1250/25及びBuNENAの
バインダー構成によって調製された83%固体の推進薬
は、88%固体HTPB推進薬に比較して、極めて優れた−25
゜F点火歪を有するのみならず、高い性能も保持する。
レベルを下げるの適しており、国防省第1.3種(乗用認
定済)推進薬の調製も容易にする。高性能の第1.3種ゼ
ロカードギャップ(zero card gap)推進薬がニトログ
リセリン及びトリエチレングリコール二硝酸エステルの
ような可塑剤によって調製される。歴史的には、これら
の可塑剤を含有する推進薬は極めて爆発し易かった(Do
D第1.1種)。
ーを含有して構成される推進薬はまたHTPB対照品よりも
かなり電導度が高く、静電気がずっと容易に消滅する。
従って、本発明のポリエーテル推進薬では、破局的な絶
縁破壊その他の静電的な障害の可能性は極めて小さくな
る。
する推進薬の一般的な組成範囲は次の表1に示す通りで
ある。 本発明の推進薬組成物は妥当な時間をかけて配合する
限りにおいて、特別な成分混合手順は無い。
従来の類似の組成物との比較データを示す。部及び百分
率は、特に断らないかぎり、重量について表す。
「きれいな」(排気中に塩酸を含まない)推進薬組成物
(AP酸化/硝酸ナトリウム清浄化)は下の表2に示す組
成を有する。この組成はER−1250非晶質ポリエーテル及
びBuNENA発熱性可塑剤を含んでいる。下の表3では、こ
の組成物の性質を88%固体のHTPB推進薬(やはり、AP/
硝酸ナトリウム酸化/清浄化)と比較してある。ポリエ
ーテルを含有する推進薬の性能は、88%固体のHTPB対照
推進薬の性能よりも著しく高い。ポリエーテル及びHTPB
のいずれのきれいな推進薬組成物もに第1.3種(ゼロカ
ード−米海軍武器研究所(NOL)カードギャップ試験)D
OT危険物分類に入る。しかし、BuNENA推進薬は、HTPB推
進薬に比較して、5桁も大きい電導度(5桁小さい体積
抵抗)をもち、ESD起爆(破局的絶縁破壊)の危険は遥
かに少ない。BuNENAのきれいな推進薬の機械的性質は、
表3に示すように、特に40゜Fの点火歪(ignitionstrai
n)において、優れている。
ER−1250非晶質ポリエーテル及びトリエチレングリコー
ル二硝酸エステル(TEGDN)発熱性可塑剤を含んで構成
される。この組成の混合薬を表2に示す。上記推進薬の
性質を再び清浄化88%固体HTPB推進薬(下の表4)と比
較する。非晶質ポリエーテル/TEGDN組合せを含有する推
進薬の性能は、HTPB対照推進薬の性能よりも著しく高い
(比推力+1.7秒;密度+0.0021b/in3)。ポリエーテル
及びHTPBのいずれのきれいな推進薬組成物も第1.3種
(ゼロカード−NOLカードギャップ試験)DOT危険物分類
に入る。しかし、ポリエーテル推進薬は、この場合も、
HTPB推進薬に比較して、5桁も大きい電導度をもち、ES
D起爆の危険は遥かに少ない。ポリエーテル/TEGDNのき
れいな推進薬の機械的性質も、やはり表5に示すよう
に、特に40゜Fの点火歪(100ipm/1000psi)において、
優れている。
剤を含んで(正確な組成について表2を参照のこと)地
上発射迎撃弾用に83%固体推進薬を調製した。この調製
物は、同一用途に開発された現在のHTPB推進薬(89%固
体、16%HMX)よりも高い性能(比推力+0.4秒)をも
つ。−25゜Fの高ひずみ速度(クロスヘッド速度100in/m
in)及び1000psiにおいて、BuNENA推進薬の伸びは61%
である。この値はHTPB組成について測定された値40%よ
りも遥かに優れている。低温熱ひずみ(−25゜Fでクロ
スヘッド速度2in/min)もまたBuNENAが優れている(55
%対30%)。両方の推進薬とも乗用認定済(DoD第1.3
種、ゼロカードギャップ)であるが、非晶質ポリエーテ
ル/BuNENA推進薬は遥かに高い電導度(低い体積抵抗)
をもち、ESD起爆の危険が少ない。
低燃焼速度の迎撃弾用推進薬を調製した。この推進薬の
正確な組成は表2に示してある。この組成物は、同一用
途に開発された現在のHTPB推進薬(87%固体、4%HM
X)よりも高い性能(比推力+1.5秒)をもつ。この推進
薬は、HTPB対照推進薬に比較して、向上した電導度(よ
り低い体積抵抗)と低温の機械的性質(−25゜F熱及び
点火ひずみ)に特徴がある。
た。この組成薬はTeracol TE非晶質ポリエーテル及びBu
NENA発熱性可塑剤を含んでいるが、固体ニトラミン(HM
X又はRDZ)を含んでいない。この推進薬の正確な組成は
表2に示してある。この調製物は、同一用途の89%固体
HTPB推進薬(HMX又はRDZを含まない)に比較して、より
高い性能(比推力+0.9秒)、高くはないにしても同等
の機械的性質、及びより高い電導度をもつ(表7参
照)。
Claims (4)
- 【請求項1】酸化剤、燃料、バインダー、及び安定剤、
ボンディング剤、燃料速度調整剤、洗浄剤又は触媒から
選ばれる少なくとも一種類の添加剤から構成される固体
推進薬組成物において、推進薬組成物の合計重量を基準
として、 (a)分子量1250−9000をもつエチレンオキシドとテト
ラヒドロフランのランダム共重合体から選ばれる非晶質
ポリエーテル3−12%と、 (b)正の爆発熱をもつ発熱性可塑剤1−12%を 含有するバインダーを使用することを特徴とする固体推
進薬組成物。 - 【請求項2】前記ランダム共重合体が15−40%のエチレ
ンオキシド部分を含有し、かつ分子量が1000−3000であ
る請求項1記載の固体推進薬組成物。 - 【請求項3】前記発熱性可塑剤が、n−ブチル−2−ニ
トラトエチルニトラミン、エチル−2−ニトラトエチル
ニトラミン、トリエチレングリコール二硝酸エステル、
ジエチレングリコール二硝酸エステル及びニトログリセ
リンから選ばれる請求項1記載の固体推進薬組成物。 - 【請求項4】前記燃料がアルミニウム、マグネシウム、
又はジルコニウムの粉末から選ばれる請求項1記載の固
体推進薬組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP80001092A JP3370669B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 非晶質ポリエーテル/発熱性可塑剤バインダーを含有する固体推進薬 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP80001092A JP3370669B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 非晶質ポリエーテル/発熱性可塑剤バインダーを含有する固体推進薬 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11292677A JPH11292677A (ja) | 1999-10-26 |
JP3370669B2 true JP3370669B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=18528262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP80001092A Expired - Lifetime JP3370669B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 非晶質ポリエーテル/発熱性可塑剤バインダーを含有する固体推進薬 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3370669B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6402899B2 (ja) * | 2014-06-19 | 2018-10-10 | 日油株式会社 | トリプルベース発射薬組成物 |
-
1992
- 1992-05-19 JP JP80001092A patent/JP3370669B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11292677A (ja) | 1999-10-26 |
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