JP3376601B2 - コンポジット推進薬組成物 - Google Patents

コンポジット推進薬組成物

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はロケットモーター用推進
薬組成物に関し、更に詳しくは酸化剤、粘結剤、助燃
剤、燃焼触媒等から成るコンポジット推進薬において、
粘結剤の主成分として特定のアジ化ポリマーを含有す
る、燃焼特性を改善した推進薬組成物に関する。 【0002】 【従来の技術】コンポジット推進薬は、酸化剤、粘結剤
を主成分に、必要に応じて助燃剤として金属粉末、燃焼
触媒等を含有する推進薬である。従来は酸化剤としては
過塩素酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等が、粘結剤
としては末端水酸基ポリブタジエン、末端カルボキシル
基ポリブタジエン等の燃料結合剤、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の硬化剤
及びジブチルチンジラウレート等の硬化触媒とから成る
混合物が、又助燃剤としてはアルミニウム粉末等の金属
粉末が、燃焼触媒としては酸化鉄等が用いられていた。
この他に酸化剤粒子と粘結剤との結合を強化する結合
剤、例えばトリス−1−(2−メチルアジリジニル)−
ホスフィンオキサイド(MAPO)2モル、アジピン酸
0.7モル、酒石酸 0.3モルの反応生成物(MT−4)
等、更に物性改良剤としてジオクチルアジペート(DO
A)等の可塑剤や老化防止剤等を含有する推進薬組成物
が報告されている。 【0003】最近では推進薬の性能を上げるため、推進
薬中の酸化剤の比率を上げたもの、酸化剤の粒度を微細
にしたもの、更にニトラミン化合物を用いたもの等、各
種推進薬が開発されている。更に粘結剤においても、末
端水酸基ポリブタジエンよりエネルギーの高いもの、例
えば一般式(II) 【0004】 【化2】 【0005】(式中、nは正数を表す。)で示される末
端水酸基アジ化ポリマーを用いるもの(USP4268450
号明細書)や、一般式(III) 【0006】 【化3】 【0007】(式中、n、mは正数を表す。)で示され
るアジ化ポリマーを用いるもの(特開平2−239178号公
報)も開示されている。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
これらの技術では次のような課題があり、その解決が強
く望まれていた。すなわち、粘結剤の主成分に一般式
(II) で示されるアジ化ポリマーを用いた推進薬は燃焼
性能(比推力)は従来の末端水酸基ポリブタジエンを用
いたものに比べて良いが、機械的特性(特に低温での伸
び)が劣り、一般式(III) で示されるアジ化ポリマーを
用いた推進薬の場合は逆に機械的特性は改良されるもの
の、比推力が落ちるという問題があった。 【0009】 【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明者らは前記一般式(III) で示されるアジ化ポ
リマーを更に改良した一般式(I) 【0010】 【化4】 【0011】(式中、n、mは正数であり、n/m=
0.1〜9.0、数平均分子量が1,000〜5,00
0及びB型粘度計で測定した60℃における粘度が10
0ポイズ以下となる数を表す。)で示されるアジ化ポリ
マーを先に開発し特許出願した(特願平3−213631号明
細書)。更にこのポリマーを粘結剤の主成分とする推進
薬を鋭意検討し、本発明に至った。つまり、本発明は、
必須成分として酸化剤70〜75重量%及び粘結剤25
〜30重量%を含有するコンポジット推進薬組成物にお
いて、粘結剤中に、一般式(I)で示される末端水酸基
アジ化ポリマーを60〜95重量%含有することを特徴
とする高比推力型コンポジット推進薬組成物を提供する
ものである。 【0012】本発明に用いられる前記一般式(I)で示
されるアジ化ポリマーは、3,3−ビスアジドメチルオキ
セタン(BAMO)と3−アジドメチル−3−メチルオ
キセタン(AMMO)との共重合体である。この共重合
体は特願平3−213631号明細書に記載の方法に準じて合
成できる。即ち、ハロゲン化炭化水素中に、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、反応開始剤としてBF3O(C2H5)2及び分子
量調節剤としてジオール成分を一括に仕込み、反応させ
ることにより得られる。本発明においては、一般式
(I)で示されるアジ化ポリマーの数平均分子量が1,00
0〜5,000、またB型粘度計で測定した60℃における粘度
が100ポイズ以下のものである。本発明の推進薬は注型
法によって製造するため、粘度が100ポイズを超えると
流動性がなくなり、注型不可能となる。又、一般式
(I)において、nとmとの比率n/mは、0.1〜9.0の
範囲のものが用いられる。n/mの比率が0.1未満ある
いは9.0を超えると、ともにポリマーの結晶性が高くな
り、いずれも粘結剤成分としては不適当である。n/m
の値が0.1〜9.0の範囲内では大きい方が燃焼特性が良
く、n/mの値が小さくなれば機械的特性が良くなる傾
向があり、任意に設定できる。 【0013】本発明に用いる粘結剤は、一般式(I)で
示されるアジ化ポリマーを主成分とし、更にヘキサメチ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等
のジイソシアネート、硬化触媒としてトリフェニルビス
マス、ジブチルチンジラウレート等が、又必要に応じて
ジオクチルアジペート、ジニトロプロピルアセタールと
ジニトロプロピルホルマールの混合物等の可塑剤、酸化
剤粒子との結合力を強めるヒダントイン化合物等の結合
剤、老化防止剤、トリメチロールプロパン等の架橋剤を
混合してなるものである。粘結剤中の一般式(I)で示
されるアジ化ポリマーの混合率が小さいと、本発明の課
題である燃焼特性、特に比推力の改善を図ることができ
なく、高すぎると粘結剤としての機能、すなわちイソシ
アネートとの反応によるウレタン化に支障をきたす。従
って、その混合率は60〜95重量%である。 【0014】次に本発明に用いる酸化剤は過塩素酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、シクロトリメチレントリ
ニトラミン(RDX)やシクロテトラメチレンテトラニ
トラミン(HMX)等のニトラミン化合物が適するが、
RDXやHMX等のニトラミン化合物が好ましい。又、
酸化剤と粘結剤との混合率が大きすぎると製造時の流動
性に欠け、小さすぎると酸化剤と粘結剤の分離等が発生
しやすい。従って、推進薬組成物中の粘結剤量は25
30重量%、酸化剤量は70〜75重量%である。本発
明には、酸化剤、粘結剤以外の成分として、クエン酸
鉛、レゾルシン酸鉛等の燃焼触媒やカーボンブラック等
の燃焼助剤等も必要に応じて加えることができる。 【0015】 【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 【0016】実施例1 表1に示される実施例1の配合組成の推進薬を次のよう
にして製造した。まず、一般式(I)においてn=5、
m=5である末端水酸基アジ化ポリマー(BAMO/AMMO共
重合物)74.7重量部に架橋剤であるトリメチロールプロ
パン(TMP)1.5 重量部、硬化触媒であるジブチルチ
ンジラウレート(DBTDL)0.001 重量部、可塑剤と
してビス(2,2 −ジニトロプロピル)アセタールとビス
(2,2 −ジニトロプロピル)ホルマールの1:1(重量
比)混合物(BDNPA/F)15.3重量部を添加し、60
℃で30分間真空混合した。常圧にしてから酸化剤である
シクロテトラメチレンテトラニトラミン(HMX)を所
定量仕込み、更に硬化剤であるヘキサメチレンジイソシ
アネート(HMDI)を 8.5重量部仕込み、再び60℃で
40分間均一なペーストになるまで真空混合した。このペ
ースト状の混合物を所定の成型容器に真空下で注型し、
脱泡後、60℃7日間硬化し、推進薬を得た。 【0017】次にこの推進薬を四角柱状の寸法7×7×
100mm に切り出し、その側面をペイントでレスト処理し
たストランド試験片を作成し、通常のチムニー型ストラ
ンド燃焼試験装置を使用して圧力 70kgf/cm2 下での線
燃焼速度を測定した。更にこの推進薬(内径40mm、外径
78.5mm、長さ140mm)を用いて小型ロケットモーターによ
る燃焼試験を行い、比推力を測定した。結果を表1に示
す。 【0018】実施例2〜3、比較例1〜2 表1に示される配合組成の推進薬を実施例1に準じた方
法で製造し、得られた各々の推進薬を用いて実施例1と
同じ方法で各々の試験を行い、その結果を表1に示し
た。 【0019】 【表1】【0020】注) *1 AP:過塩素酸アンモニウム *2 DMH:ジ(2−ヒドロキシエチル)−5,5 −ジメ
チルヒダントイン *3 IPDI:イソホロンジイソシアネート *4 HTPB:末端水酸基ポリブタジエン *5 DOA:ジオクチルアジペート *6 GAP:グリシジルアジドポリマー 【0021】 【発明の効果】本発明のコンポジット推進薬組成物は、
同一酸化剤配合で、従来公知の末端水酸基ポリブタジエ
ンを主成分とする粘結剤を用いた推進薬と比べ、著しい
比推力の向上が図れる。
フロントページの続き (72)発明者 井神 清隆 兵庫県高砂市北浜町北脇34−25 (56)参考文献 特開 平2−239178(JP,A) 社団法人工業火薬協会「平成3年度春 季研究発表講演要旨集」(平成3年5月 21日発行),第40、41頁

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 必須成分として酸化剤70〜75重量%
    及び粘結剤25〜30重量%を含有するコンポジット推
    進薬組成物において、粘結剤中に、一般式(I) 【化1】 (式中、n、mは正数であり、n/m=0.1〜9.
    0、数平均分子量が1,000〜5,000及びB型粘
    度計で測定した60℃における粘度が100ポイズ以下
    となる数を表す。)で示される末端水酸基アジ化ポリマ
    ーを60〜95重量%含有することを特徴とするコンポ
    ジット推進薬組成物。
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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社団法人工業火薬協会「平成3年度春季研究発表講演要旨集」(平成3年5月21日発行),第40、41頁

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