JPH01282181A - コンポジット推進薬 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコンポジット推進薬に関するや詳しくは燃焼効
率が高く、比推力の大きなコンポジット推進薬に関する
。

（従来の技術） コンポジット推進薬は、酸化剤と燃料兼結合剤であるバ
インダとを主成分とし、通常は燃焼性能を向上させるた
めに助燃剤として高発熱量金属粉か添加され、その優れ
た燃焼特性及び物理的特性により高性能ロケットモータ
用推進薬として広く使用されている。

従来のコンポジット推進薬に用いられている酸化剤は、
過塩素酸アンモニウム（ＡＰ）のような過塩素酸塩、硝
酸アンモニウムのような硝酸塩、シクロトリメチレント
リニトラミン（ＲＤＸ）。

シクロテトラメチレンテトラニトラミン（ＨＭＸ）のよ
うなニトラミン等であり、またバインダとしてポリサル
ファイド、ポリエステル。

ポリウレタン、ポリブタジェン等の合成ゴム系が用いら
れ、特に燃焼特性に優れた末端ヒドロキシル基ポジブタ
ジェン（ＨＴＰＢ）又は末端カルボキシル基ポリツタジ
エン等のポリツタジン系バインタか用いられている。

また助燃剤として、アルミニウム粉と金属リチウム粉を
組合せて用いたコンポジット推進薬か特開昭６３−３５
４８９号公報に提案されている。

ざらに助燃剤として、アルミニウム、ボロン、ニッケル
及び銀から選ばれる金属粉の微粒と粗粒とを組合せて用
い、かつ酸化剤としてニトラミンを含む酸化剤と前記金
属とを組合せて用いたコンポジット推進薬も特公昭６２
−１９４００号公報に提案されている。

これら高発熱量金属粉な助燃剤として含むコンポジット
推進薬は、推進薬の燃焼温度を高めて比推力の向上を目
的としたものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の高発熱量金属粉を助燃剤として含
むコンポジット推進薬は、その金属粉が表面に酸化被膜
を形成しているがために、酸化剤分解生成物及びバイン
ダ分解生成物とから形成される拡散火炎によって完全に
燃焼されないという問題かあった。即ち、比推力の向上
という点ていまだ不十分てあった。特に硝酸アンモニウ
ムを酸化剤とするコンポジット推進薬の場合には、燃焼
温度が低いため、推進薬中の高発熱量金属粉の燃焼性（
燃焼完結性）か低下し、比推力が低下するという問題か
あった。

本発明者らは、前記の問題点を考慮して鋭意研究した結
果、特定の樹脂で表面をコーティングした高発熱量金属
粉を助燃剤として用いると、高発熱量金属粉の燃焼効率
が著しく向上し、そのために従来と較べ比推力が増大す
るという知見を得て本発明を完成した。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、高発熱量金属粉な助燃剤として含むコ
ンポジット推進薬において、高発熱量金属粉がフッ素樹
脂でコーティングされたものであることを特徴とするコ
ンポジット推進薬である。

本発明に用いられる高発熱量金属粉は、アルミニウム、
ボロン、リチウム、ベリリウム及びマグナリウム（アル
ミニウムとマグネシウムの合金）からなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の混合物の粉状のものである。これ
ら金属粉の大きさは、平均粒径て０．１〜５０ＩＬｍの
ものが好ましい０粒径か０．１ｐｍ未満では推進薬の製
造性か低下し、５０ｐｍを越えると燃焼性か低下する傾
向にある。

これら金属粉の推進薬中の割合は、５〜２０重量％であ
ることが好ましい、５重量％未満又は２０重量％を越え
ると、いずれも比推力が低下する傾向にある。

また、高発熱量金属粉の表面をコーティングするフッ素
樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四
フッ化エチレンー六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥ
Ｐ）、四フッ化エチレンーパーフロロアルキルビニルエ
ーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレンーエチ
レン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、三フッ化エチレン樹脂（
ＰＣＴＨＥ）等であり、取扱性等から好ましくは、四フ
ッ化エチレン樹脂である。市販品とじては、四フッ化エ
チレン樹脂て表面をコーティングされたアルコア社製の
ピグメントアルミニウム等を使用することかできる。

前記フッ素樹脂のコーテイング量は、通常、高発熱量金
属粉１００重量部に対して０．１〜１重量部の割合であ
ることか好ましい。０．１重量部生り少ないとコーティ
ングの効果が少ない傾向にあり、１重量部を越すと推進
薬の比推力が低下する傾向にある。

本発明に用いる酸化剤は、従来からコンポジット推進薬
に用いられているすべての酸化剤か使用可能であり、例
えば過塩素酸アンモニウムのような過塩素酸塩、硝酸ア
ンモニウムのような硝酸塩、ＲＤＸ、ＨＭＸのようなニ
トラミン等である。

前記フッ素樹脂でコーティングした高発熱量金属粉と組
合せて用いた場合、特にその金属粉の燃焼完結性の面か
ら効果の著しい酸化剤は硝酸アンモニウムである。

本発明に用いられるバインダは、従来からコンポジット
推進薬に用いられているすべてのバインダか使用可能て
あり、特に燃焼特性の面から好ましいバインダはＨＴＰ
Ｂ、ＣＴＰＢ及び末端水醜基脂肪族ポリエーテル等であ
る。

前記バインダには、通常、イソフオ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（Ｈ
ＭＤ　Ｉ　）等の硬化剤が用いられ。

必要に応してジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジオク
チルセバケート（ＤＯ３）のような可塑剤も用いられる
。

また、前記酸化剤とバインダとの接着性を向上させるた
めに、トリス（２メチルアジリジニル）フォスフインオ
キサイド（ＭＡＰＯ）、ＭＡＲ０２モルとアジピン酸０
．７モルと酒石酸０．３モルとの反応生成物（ＭＴ−４
）、？：’スインフタロイルー１−（２メチル）アジリ
ジン（ＨＸ−７５２，スリーエム社製）等の結合剤も必
要に応じて用いられる。

さらに、必要に応して老化防止剤等や、酸化鉄、フェロ
セン誘導体及びカルボラン誘導体等の燃焼触媒も用いる
ことかてきる。

本発明のコンポジット推進薬の各成分の割合は、通常、
酸化剤か６５〜８５重量％、バインダか１０〜１５重量
％、フッ素樹脂でコーティングされた高発熱量金属粉が
５〜２０重量％である。

本発明のコンポジット推進薬は、従来のコンポジット推
進薬の製造方法と同様な方法て製造することかできる。

（発明の効果） 本発明のコンポジット推進薬は、特定の樹脂で表面をコ
ーティングした高発熱量金属粉を助燃剤として用いてい
るため、従来のような酸化被膜に覆われた金属粉を用い
た場合に比較して、その金属の燃焼完結性に優れ、その
ために燃焼特性、特に比推力を大幅に向上させた点に特
徴を有している。

また、コーティング剤としてツウ素樹脂を用いているた
めに、微細な金属粉の分散性か改良されて、燃焼特性及
び製造性を向上させた点にも特徴かある。

また、酸化剤として硝酸アンモニウムを用いた場合、従
来はその燃焼温度と金属表面の被覆被膜に基因して、金
属粉の燃焼完結性に問題があったのに対し、本発明では
特定の樹脂でコーティングした金属粉を用いているため
に、比推力を大幅に向上させた点にも特徴を有している
。

さらに、従来、ベリリウムは毒性が極めて強いために推
進薬の製造面から問題とされていたか、特定の樹脂でコ
ーティングすることによって、製造面における問題点も
解消された。

（実施例） 以下に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 末端ヒドロキシル基ポリブタジェン（ＨＴＰＢ、アルコ
ケミカル社製ｒＲ−４５ＭＪ）１４゜７３重量部に可塑
剤であるジオクチルアジペート（ＤＯＡ＞３．９６重量
部、結合剤であるトリス（２−メチルアジリジニル イド（アルコア社製ｒＭＡＰＯＪ　’）０．２２ｆｆＥ
量部を添加し，混合し、その混合物に助燃剤として四フ
ッ化エチレン樹脂てコーティングされたアルミニウム粉
（コーティング量０．２％，アルコア社製）を１５重量
部仕込んて２０分間混和してペースト状の混和物を得た
。次にこの混和物に硬化剤であるイソフオロンジイソシ
アネート（ＩＰＤＩ）１．０９重量部を仕込み１０分間
真空混和を行った。次いて酸化剤である硝酸アンモニウ
ムを６５重量部仕込んで、６０°Ｃに加温して３０分間
真空混和を行ってスラリー状の混和物を得た．この混和
物を所定の成形容器に真空化で注型し、脱泡後６０℃で
７日間硬化して本発明のコンポジット推進薬を得た。

この推進薬を用いて以下に示す方法で燃焼試験を行った
。

即ち、直径８０ｍｍ、内径４　０　ｒａｍ．長さ１４０
ｍｍの円筒状の推進薬とし、その外周側面をエポキシ樹
脂で被覆して薬幹を作製した。

この薬幹を内径８４＋ｓｍの標準ロケットモータ用チャ
ン八に装填して、燃焼圧力が５０　Ｋｇｆ／ｃｍ２とな
るようにノズルスロート径を調整し、通常の小型ロケッ
トモータ燃焼スタンド装置を使用して燃焼試験を行ない
、推進薬の比推力を測定した。なお、この試験に用いた
ノズルの開口比は６である。

得られた推進薬の比推力を１通常の計算方法で計算した
比推力を合わせて表に示す。

比較例１ 四フッ化エチレン樹脂でコーティングされたアルミニウ
ム粉の代わりに、コーチインクされてないアルミニウム
粉を用いた以外、実施例１に準じた方法てコンポジット
推進薬を得た。

この推進薬を用いて実施例１と同じ燃焼試験を行なった
。

得られた推進薬の比推力を、理論比推力を合わせて表に
示す。

実施例２〜９及び比較例２〜７ 表に示される組成のコンポジット推進薬について、それ
ぞれ実施例１に準じた方法でコンポジット１１を進薬を
製造した。

それぞれの推進薬について、実施例１と同じ燃焼試験を
行なった。

得られた推進薬の比推力を、理論比推力と合わせてそれ
ぞれ表に示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高発熱量金属粉を助燃剤として含むコンポジット
   推進薬において、 高発熱量金属粉がフッ素樹脂でコーティングされたもの
   であることを特徴とするコンポジット推進薬。
2. （２）高発熱量金属粉がアルミニウム、ボロン、リチウ
   ム、ベリリウム、マグナリウムからなる群から選ばれる
   １種又は２種以上の混合物である請求項第１項記載のコ
   ンポジット推進薬。
3. （３）高発熱量金属粉のコンポジット推進薬中の割合が
   ５〜２０重量％である請求項第２項記載のコンポジット
   推進薬。
4. （４）酸化剤が硝酸塩である請求項第２項記載のコンポ
   ジット推進薬。