JPH02239177A - 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．詳しくは特定の
金属粉と特定の無機フッ素化合物とを併用することによ
って燃焼効率か高く，比推力を向上させたコンポジット
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が添加され、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
たバインダとしてボリサルファイト、ポリエステル、ポ
リウレタン，ポリブタジエ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トロキシル基ポリブタジ
エン（ＨＴＰＢ）又は末端カルボキシル基ポリブタジエ
ン等のポリブタジン系バインダか用いられている。

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が特開昭６３−３５
４８９号公報に提案されている．（発明が解決しようと
する課題） 前記公開公報に開示のコンポジット推進薬においては、
用いられる金属粉が，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災によって完全に燃焼されないとい
う問題があった．即ち、比推力の向上という点ていまだ
不十分であった．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、
推進薬中の金属粉の燃焼性（燃焼完結性）が低下し、比
推力が低下するという問題があった． 本発明の目的は、従来フッ素化合物を添加すると燃焼性
能が低下するとされていたにもかかわらず、それを用い
、かつ特定の金属粉と併用することにより、その金属粉
の燃焼効率を増大させ，それによって推進薬の比推力を
増大せしめたコンポジット推進薬を提供することにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、高発熱量金属粉及びＮａｚＡＪＩＦｇ　　（
クリオライト）を含み、該化合物の割合がコンポジット
推進薬中０，５〜５重量％であるコンボジッ１−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、平均粒径で０．１〜５０４ｍのものが好ましい
ゆ粒径か０．１川ｍ未満ては推進薬の製造性が低下し，
５０用ｍを越えると燃焼性が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、いずれも比推力か低下する傾向にある． また、本発明において、前記金属粉と併用して用いるＮ
ａ：＋ＡＩ！Ｆａは市販品を粉砕して、例えば２００メ
ッシュの篩を通過したものが用いられる。

この化合物の推進薬中の割合は，０．５〜５重量％であ
る。０．５重量％未満では，前記金属粉の燃焼反応促進
効果か低下し、５重量％を越えると推進薬の比推力が低
下する． 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が使用可能であり、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。

本発明において、高発熱量金属粉及びフッ素化全物を併
用した場合、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が使用可能であり
，特に燃焼特性の面から好ましいハインダはＨＴＰＢ．
ＣＴＰＢ及び末端水酸基脂肪族ポリエーテル等である。

前記バインダには、通常、イソフ才ロンジイソシアネー
｝（ＩＰＤＩ＞，ヘキサメチレンジイソシアネー｝−（
ＨＭＤＩ）等の硬化剤が用いられ、必要に応じてジオク
チルアジベート（ＤＯＡ）、ジオクチルセバケート（Ｄ
ＯＳ）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）フ才スフィンオ
キサイド（ＭＡＰＯ）、ＭＡＰＯ２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
）．ビスイソフタロイル−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，必要に応じて老化防止剤等や，ｍ化鉄、フエ口
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
ことができる． 木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％、バインダが１０〜１５重量
％、高発熱量金属粉が５〜２０重量％、Ｎａ：ｌＡｉｌ
Ｆ６が０．５〜５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で製造することができる。

（発明の効果） 本発明のコンポジット推進薬は，特定の金属粉と特定の
無機フッ素化合物とを併用することによって、従来のよ
うな酸化被膜に覆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、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
定のフッ素化合物を併用し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． （実施例） 以下に、木発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 末端ヒトロキシル基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ、アルコ
ケミカル社製ｒＲ−４５ＭＪ　）１４．６６重量部に可
塑剤であるジオクチルアシベート（ＤＯＡ）３．９４重
量部、結合剤であるトリス（２−メチノレアジりジニＪ
レ）フ才スフィンオキサイト（アルシンコ社製ｒＭＡＰ
ＯＪ　）０．２２重量部及びＮａｚＡｊｌＦａ　０　．
　５　０重量部を添加して混合し、次いでその混合物に
助燃剤として平均粒径６Ｂｍのアルミニウムを１４．９
３重量部仕込んで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才ロンジ
イソシアネート（ＩＰＤＩ）１．０８重量部を仕込みｌ
Ｏ分間真空混和を行った．次いで酸化剤である硝酸アン
モニウムを６４．６７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４０ａｍ、長さ１４０ｌの円
筒状の推進薬とし、その外周側面をエボキシ樹脂で被覆
して薬幹を作製した． この薬幹を内径８４ｍｍの標準ロケットモー夕用チャン
バに装填して、燃焼圧力が５　０　Ｋｇｆ／ｃ■２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、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ｌ Ｎａ３ＡｌＦ６を添加しない以外は、実施例１に準じた
方法で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ど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２〜７及び比較例２〜５ 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推進薬を製造
した。

それぞれの推進薬について、実施例ｌ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）高発熱量金属粉及びＮａ＿３ＡｌＦ＿６を含み、
   該化合物の割合がコンポジット推進薬中０．５〜５重量
   ％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
   ム及び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。