JP6559448B2 - コンポジット推進薬 - Google Patents
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上記過塩素酸アンモニウムの含有量が50〜88重量部であり、
上記金属粉末の含有量が2〜25重量部であり、
上記水酸基末端液状ポリブタジエンの含有量が8〜35重量部であり、
上記アミノアルコールの含有量が0.01〜5.0重量部であってもよい。
この構成では、特に良好な物理特性を有するコンポジット推進薬が得られる。
この構成により、特に良好な物理特性を得ることができる。
この構成では、良好な物理特性を得るための特殊品の水酸基末端液状ポリブタジエンではなく、汎用品である水酸基末端液状ポリブタジエンをバインダーとして用いつつ、コンポジット推進薬の物理特性を向上させることができる。これにより、良好な物理特性を有するコンポジット推進薬を安価で製造可能となる。
以下、本実施形態に係るコンポジット推進薬の各構成について詳細に説明する。
本実施形態に係るコンポジット推進薬では、酸化剤として、酸素の供給性能に優れる過塩素酸アンモニウムが用いられる。
本実施形態に係るコンポジット推進薬では、助燃剤として、燃焼時のエネルギー効率が良好な金属粉末が用いられる。金属粉末は、特定の種類に限定されない。しかし、金属粉末は、取り扱いの容易さの観点から、マグナリウムとアルミニウムとのうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。
本実施形態に係るコンポジット推進薬では、燃料成分として、バインダーが用いられる。コンポジット推進薬の製造に用いられる硬化前のバインダーには、樹脂成分と、硬化剤と、ボンディング剤とが含まれる。樹脂成分は、主として、水酸基末端液状ポリブタジエンにより構成される。また、硬化前のバインダーには、各種添加剤(バインダー添加剤)が含まれていてもよい。
本実施形態に係るコンポジット推進薬では、汎用品である水酸基末端液状ポリブタジエンを用いることが可能である。汎用品である水酸基末端液状ポリブタジエンでは、1分子中の平均水酸基数が2.2〜2.6個であり、ヒドロキシル基が付加された3官能以上の多官能成分が多く含まれる。このような汎用品の水酸基末端液状ポリブタジエンは、ブタジエンを原材料とし、イソプロパノール中で過酸化水素を触媒としてラジカル重合により製造される。
バインダー添加剤は、バインダーを所望の物性とするために添加される。バインダー添加剤としては、例えば、可塑剤、ポリマー鎖延長剤、架橋剤、老化防止剤等が挙げられる。
本実施形態では、硬化剤として、取り扱いの容易さの観点から、イソシアネート系硬化剤を用いる。
本実施形態に係るコンポジット推進薬には、ボンディング剤として、一級及び二級アミノ基とヒドロキシル基とを有するアミノアルコールが用いられる。本実施形態において、ボンディング剤としてのアミノアルコールは、下記化学式(1)で表される。化学式(1)におけるR1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数1〜4のアルキレン基を表す。
その他、コンポジット推進薬に求められる特性に応じ、上記以外の添加剤が添加されてもよい。上記以外の添加剤としては、例えば、燃焼速度調整剤、老化防止剤、硬化触媒、振動燃焼抑制剤が挙げられる。
老化防止剤としては、例えば、2,2'−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、フェニル−β−ナフチルアミン、ジフェニルアミンとアセトンの反応生成物(ノンフレックスBA、精工化学社製)等が採用可能である。
硬化触媒としては、例えば、スズ化合物、ビスマス化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物等の金属化合物等が採用可能である。
振動燃焼抑制剤としては、例えば、炭化ジルコニウム、酸化ジルコニウム等が採用可能である。
まず、水酸基末端液状ポリブタジエン(HTPB)と、可塑剤であるジオクチルアジペート(DOA)とを真空下60℃で10分間混合した。水酸基末端液状ポリブタジエン(HTPB)としては、数平均分子量2800、1分子中の水酸基数2.32の汎用品を用いた。水酸基末端液状ポリブタジエン(HTPB)の量はいずれの実施例及び比較例でも39.90gとした。ジオクチルアジペート(DOA)の量はいずれの実施例及び比較例でも2.10gとした。
各実施例及び比較例に係るコンポジット推進薬を、社団法人火薬学会の火薬学会規格(V)プロペラント計測方法に記載の単軸引張計測方法により、50mm/分、試験温度20℃にて引っ張り試験を行い、最大真応力[kg・f/cm2]、及び最大応力時の歪み(伸び)[%]を測定した。
添加剤のアミノアルコールは、化学式(1)で表され、R1及びR2が炭素数2のエチレン基であるN−(β―アミノエチル)エタノールアミンである。N−(β―アミノエチル)エタノールアミンの量は0.60gである。イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は、NCO/OH=0.9となるように調整した。イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は3.90gである。
添加剤のアミノアルコールは、化学式(1)で表され、R1が炭素数2のエチレン基であり、R2が炭素数3のイソプロピレン基であるN−(β―アミノエチル)イソプロパノールアミンである。N−(β―アミノエチル)イソプロパノールアミンの量は0.60gである。イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は、NCO/OH=0.9となるように調整した。イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は3.81gである。
添加剤のアミノアルコールは、化学式(1)で表され、R1が炭素数2のエチレン基であり、R2が炭素数3のイソプロピレン基であるN−(β―アミノエチル)イソプロパノールアミンである。N−(β―アミノエチル)イソプロパノールアミンの量は0.90gである。また、イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は4.08gである。
比較例1は、アミノアルコールの添加がされなかったという点で、実施例1〜3に係るコンポジット推進薬と異なる。また、イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は、NCO/OH=0.9となるように調整した。イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は3.30gである。
比較例2に係るコンポジット推進薬は、実施例1に係るコンポジット推進薬と、添加剤のアミノアルコールの種類が異なる。添加剤は、化学式(2)で表されるN−ブチルエタノールアミンである。N−ブチルエタノールアミンの量は0.60gである。また、イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は3.84gである。
比較例3に係るコンポジット推進薬は、実施例1に係るコンポジット推進薬と、添加剤のアミノアルコールの種類が異なる。添加剤は、化学式(3)で表されるN−メチルジエタノールアミンである。N−メチルジエタノールアミンの量は0.60gである。また、イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は4.32gである。
比較例4に係るコンポジット推進薬は、実施例1に係るコンポジット推進薬と、添加剤のアミノアルコールの種類が異なる。添加剤は、化学式(4)で表されるヒドロキシエチルピペラジンである。ヒドロキシエチルピペラジンの量は0.60gである。また、イソフォロンジイソシアネートモノマー(IPDI)の量は3.78gである。
表1は、実施例1〜3、及び比較例1〜4に係るコンポジット推進薬について、原料の成分と、引っ張り試験の結果とを示している。
Claims (4)
- 請求項1に記載のコンポジット推進薬であって、
前記過塩素酸アンモニウムと前記金属粉末と前記バインダーとの含有量の合計を100重量部とすると、
前記過塩素酸アンモニウムの含有量が50〜88重量部であり、
前記金属粉末の含有量が2〜25重量部であり、
前記水酸基末端液状ポリブタジエンの含有量が8〜35重量部であり、
前記アミノアルコールの含有量が0.01〜5.0重量部である
コンポジット推進薬。 - 請求項1又は2に記載のコンポジット推進薬であって、
前記化学式(1)のR1がエチレン基であり、R2がイソプロピレン基もしくはエチレン基であるコンポジット推進薬。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のコンポジット推進薬であって、
前記水酸基末端液状ポリブタジエンの数平均分子量が2000〜4000であり、その1分子中の平均水酸基数が2.2〜2.6である
コンポジット推進薬。
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