JPH05310492A - コンポジット推進薬 - Google Patents
コンポジット推進薬Info
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- JPH05310492A JPH05310492A JP11598292A JP11598292A JPH05310492A JP H05310492 A JPH05310492 A JP H05310492A JP 11598292 A JP11598292 A JP 11598292A JP 11598292 A JP11598292 A JP 11598292A JP H05310492 A JPH05310492 A JP H05310492A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
- C06B45/04—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 機械的性能に優れ、水分管理を容易に行え
る、酸化剤、粘結剤含有コンポジット推進薬の提供。 【構成】 粘結剤成分中に式（Ｉ）のアジ化トリオール
を架橋剤として含有する。 （式中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数；ｎ，ｐ，ｒは０以
上の正数；R は
る、酸化剤、粘結剤含有コンポジット推進薬の提供。 【構成】 粘結剤成分中に式（Ｉ）のアジ化トリオール
を架橋剤として含有する。 （式中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数；ｎ，ｐ，ｒは０以
上の正数；R は
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロケットモーター用コン
ポジット推進薬に関し、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、粘結剤成分中に特定の架橋剤を含有させることによ
り、推進薬の機械的性質を改善したコンポジット推進薬
に関する。
ポジット推進薬に関し、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、粘結剤成分中に特定の架橋剤を含有させることによ
り、推進薬の機械的性質を改善したコンポジット推進薬
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
を主成分とし、必要に応じて金属粉末等の助燃剤、金属
塩等の燃焼触媒等を含有する推進薬である。このうち粘
結剤は酸化剤粒子を固め、要求される形状及び機械的性
質を有する推進薬グレインを作る上で不可欠の成分であ
る。この粘結剤は更に燃料結合剤、架橋剤、硬化剤、可
塑剤、硬化触媒等から成る混合物であり、燃料結合剤と
しては末端水酸基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）、末端カ
ルボキシル基ポリブタジエン（ＣＴＰＢ）等のプレポリ
マーと呼ばれている炭化水素化合物が用いられている。
又、最近では燃料結合剤自体にもエネルギーを持たせる
ため、高エネルギー物質としてグリシジルアジドポリマ
ー（ＧＡＰ）、ビスアジドメチルオキセタン／テトラヒ
ドロフラン共重合体（ＢＡＭＯ／ＴＨＦコポリマー）、
ビスアジドメチルオキセタン／アジドメチルメチルオキ
セタン共重合体（ＢＡＭＯ／ＡＭＭＯコポリマー）等の
アジ化ポリマーの使用が開示されている。又、架橋剤は
三次元網目構造を形成するため不可欠のものであるが、
官能基を３つ持つ化合物、例えばトリメチロールプロパ
ン（ＴＭＰ）、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）等が広
く用いられている。
を主成分とし、必要に応じて金属粉末等の助燃剤、金属
塩等の燃焼触媒等を含有する推進薬である。このうち粘
結剤は酸化剤粒子を固め、要求される形状及び機械的性
質を有する推進薬グレインを作る上で不可欠の成分であ
る。この粘結剤は更に燃料結合剤、架橋剤、硬化剤、可
塑剤、硬化触媒等から成る混合物であり、燃料結合剤と
しては末端水酸基ポリブタジエン（ＨＴＰＢ）、末端カ
ルボキシル基ポリブタジエン（ＣＴＰＢ）等のプレポリ
マーと呼ばれている炭化水素化合物が用いられている。
又、最近では燃料結合剤自体にもエネルギーを持たせる
ため、高エネルギー物質としてグリシジルアジドポリマ
ー（ＧＡＰ）、ビスアジドメチルオキセタン／テトラヒ
ドロフラン共重合体（ＢＡＭＯ／ＴＨＦコポリマー）、
ビスアジドメチルオキセタン／アジドメチルメチルオキ
セタン共重合体（ＢＡＭＯ／ＡＭＭＯコポリマー）等の
アジ化ポリマーの使用が開示されている。又、架橋剤は
三次元網目構造を形成するため不可欠のものであるが、
官能基を３つ持つ化合物、例えばトリメチロールプロパ
ン（ＴＭＰ）、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）等が広
く用いられている。
【０００３】一方、酸化剤には過塩素酸アンモニウム
（ＡＰ）、硝酸アンモニウム（ＡＮ）等の他に、最近で
はシクロテトラメチレンテトラニトラミン（ＨＭＸ）、
シクロトリメチレントリニトラミン（ＲＤＸ）等のニト
ラミン化合物の使用も報告されている。又、機械的性質
を改善する別の方法として可塑剤、例えばジオクチルフ
タレート、ビスジニトロプロピルアセタール（ＢＤＮＰ
Ａ）とビスジニトロプロピルホルマール（ＢＤＮＰＦ）
との混合物等の添加が行われていた。
（ＡＰ）、硝酸アンモニウム（ＡＮ）等の他に、最近で
はシクロテトラメチレンテトラニトラミン（ＨＭＸ）、
シクロトリメチレントリニトラミン（ＲＤＸ）等のニト
ラミン化合物の使用も報告されている。又、機械的性質
を改善する別の方法として可塑剤、例えばジオクチルフ
タレート、ビスジニトロプロピルアセタール（ＢＤＮＰ
Ａ）とビスジニトロプロピルホルマール（ＢＤＮＰＦ）
との混合物等の添加が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のコンポジット推
進薬、特に酸化剤としてＨＭＸ等のニトラミン化合物、
燃料結合剤としてＧＡＰ、ＢＡＭＯ／ＡＭＭＯコポリマ
ー等のアジ化ポリマーを使用する高エネルギー型のコン
ポジット推進薬には次のような課題があり、その解決が
強く望まれていた。つまり、燃焼性能を上げることに主
眼を置くと、推進薬のもう１つの要求項目である機械的
性質、特に低温度での伸び率が不足し、推進薬が割れた
り、ロケットモーターケースとの接着が剥離したりし
て、燃焼時にバーストする等の危険があった。又、コン
ポジット推進薬は、粘結剤の主成分である燃料結合剤と
称するプレポリマーと硬化剤のイソシアネートを化学反
応させるいわゆるウレタン化反応を利用して固体成分で
ある酸化剤、助燃剤、燃焼触媒等を固めて製造するた
め、製造中のウレタン化反応を阻害する水分の混入は避
けなければならない。しかるに原材料からの持込水分、
特に粘結剤成分の１つである３官能の架橋剤として用い
られているＴＭＰ、ＴＭＥ等は水分除去が困難でかつ吸
湿性であるため、水分管理に細心の注意が要求されてい
た。
進薬、特に酸化剤としてＨＭＸ等のニトラミン化合物、
燃料結合剤としてＧＡＰ、ＢＡＭＯ／ＡＭＭＯコポリマ
ー等のアジ化ポリマーを使用する高エネルギー型のコン
ポジット推進薬には次のような課題があり、その解決が
強く望まれていた。つまり、燃焼性能を上げることに主
眼を置くと、推進薬のもう１つの要求項目である機械的
性質、特に低温度での伸び率が不足し、推進薬が割れた
り、ロケットモーターケースとの接着が剥離したりし
て、燃焼時にバーストする等の危険があった。又、コン
ポジット推進薬は、粘結剤の主成分である燃料結合剤と
称するプレポリマーと硬化剤のイソシアネートを化学反
応させるいわゆるウレタン化反応を利用して固体成分で
ある酸化剤、助燃剤、燃焼触媒等を固めて製造するた
め、製造中のウレタン化反応を阻害する水分の混入は避
けなければならない。しかるに原材料からの持込水分、
特に粘結剤成分の１つである３官能の架橋剤として用い
られているＴＭＰ、ＴＭＥ等は水分除去が困難でかつ吸
湿性であるため、水分管理に細心の注意が要求されてい
た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明者らは高エネルギー物質であるアジド化合
物、特に３つの官能基をもつアジ化トリオールを架橋剤
として用いることを鋭意検討した。つまり、コンポジッ
ト推進薬、特にニトラミン系アジ化ポリマー推進薬に、
その粘結剤成分の１つである架橋剤として３つの官能基
をもつアジ化トリオールを使用することにより、推進薬
の機械的性質が改善され、更に水分管理を容易に行うこ
とができることを見出し本発明を完成するに到った。即
ち、本発明は、必須成分として酸化剤及び粘結剤を含有
するコンポジット推進薬において、粘結剤成分中に一般
式（Ｉ）
め、本発明者らは高エネルギー物質であるアジド化合
物、特に３つの官能基をもつアジ化トリオールを架橋剤
として用いることを鋭意検討した。つまり、コンポジッ
ト推進薬、特にニトラミン系アジ化ポリマー推進薬に、
その粘結剤成分の１つである架橋剤として３つの官能基
をもつアジ化トリオールを使用することにより、推進薬
の機械的性質が改善され、更に水分管理を容易に行うこ
とができることを見出し本発明を完成するに到った。即
ち、本発明は、必須成分として酸化剤及び粘結剤を含有
するコンポジット推進薬において、粘結剤成分中に一般
式（Ｉ）
【０００６】
【化３】
【０００７】（式中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数、ｎ，
ｐ，ｒは０以上の正数を示し、R は
ｐ，ｒは０以上の正数を示し、R は
【０００８】
【化４】
【０００９】からなる群の中から選ばれる飽和脂肪族残
基を示す。）で示されるアジ化トリオールを架橋剤とし
て含有することを特徴とするコンポジット推進薬を提供
するものである。
基を示す。）で示されるアジ化トリオールを架橋剤とし
て含有することを特徴とするコンポジット推進薬を提供
するものである。
【００１０】本発明に用いる架橋剤は、イソシアネート
とウレタン結合を形成するため、官能基は水酸基を有す
るもので、前記一般式（Ｉ）で表されるトリオールであ
る。一般式（Ｉ）中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数、ｎ，
ｐ，ｒは０以上の正数であれば特に限定されないが、全
体の分子量は 400〜4,000 の範囲であることが望まし
い。分子量が 400未満であると、架橋間隔が短く、十分
な機械的強度、伸びが得られない。また 4,000を超える
と、ポリマー自体の融点が高くなり、常用の温度で固体
となるため、イソシアネートとの反応が不均一になり、
やはり推進薬の機械的性質を劣化させる。又（ｍ＋ｏ＋
ｑ）／（ｎ＋ｐ＋ｒ）との比率は大きいほど化合物中の
アジドメチル基含量の増加による燃焼エネルギーが高く
なり、推進薬の燃焼性能の１つである高比推力が期待で
きるが、推進薬の製造上問題になる架橋剤自体の融点、
結晶性等を考慮して 0.5〜 2.4が好ましい。
とウレタン結合を形成するため、官能基は水酸基を有す
るもので、前記一般式（Ｉ）で表されるトリオールであ
る。一般式（Ｉ）中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数、ｎ，
ｐ，ｒは０以上の正数であれば特に限定されないが、全
体の分子量は 400〜4,000 の範囲であることが望まし
い。分子量が 400未満であると、架橋間隔が短く、十分
な機械的強度、伸びが得られない。また 4,000を超える
と、ポリマー自体の融点が高くなり、常用の温度で固体
となるため、イソシアネートとの反応が不均一になり、
やはり推進薬の機械的性質を劣化させる。又（ｍ＋ｏ＋
ｑ）／（ｎ＋ｐ＋ｒ）との比率は大きいほど化合物中の
アジドメチル基含量の増加による燃焼エネルギーが高く
なり、推進薬の燃焼性能の１つである高比推力が期待で
きるが、推進薬の製造上問題になる架橋剤自体の融点、
結晶性等を考慮して 0.5〜 2.4が好ましい。
【００１１】次に粘結剤中の架橋剤の量は、燃料結合剤
と架橋剤とに含有される官能基、つまり水酸基のモル数
によって次の式（II）で表され、このρt が、0.05〜0.
4 の範囲が好ましい。
と架橋剤とに含有される官能基、つまり水酸基のモル数
によって次の式（II）で表され、このρt が、0.05〜0.
4 の範囲が好ましい。
【００１２】
【数２】
【００１３】このρt の値が0.05未満ではポリウレタン
の架橋密度が低く、長期保存中に流れが生じ、推進薬と
しての機械的性能が保持できなくなる。又、 0.4を超え
ると架橋密度が高くなり、硬く、伸び率の低い推進薬と
なり、いずれも好ましくない。
の架橋密度が低く、長期保存中に流れが生じ、推進薬と
しての機械的性能が保持できなくなる。又、 0.4を超え
ると架橋密度が高くなり、硬く、伸び率の低い推進薬と
なり、いずれも好ましくない。
【００１４】本発明推進薬の粘結剤の他の成分である燃
料結合剤としては、ＨＴＰＢ、ＣＴＰＢ等の炭化水素系
ポリマー、ＧＡＰ、ＢＡＭＯ／ＴＨＦコポリマー、ＢＡ
ＭＯ／ＡＭＭＯコポリマー等のアジ化ポリマーが用いら
れるが、高比推力化及び機械的性質の改善の点で、一般
式（Ｉ）で表される架橋剤と相溶性のあるアジ化ポリマ
ーが望ましい。更に、可塑剤、硬化剤、硬化触媒等は公
知のものを任意に使用できる。一方、酸化剤もＡＰ、Ａ
Ｎ、ＨＭＸ等が使用できる。無煙性の点でＡＮ、ＨＭＸ
等が好ましいが、これらに限定されるものではない。
料結合剤としては、ＨＴＰＢ、ＣＴＰＢ等の炭化水素系
ポリマー、ＧＡＰ、ＢＡＭＯ／ＴＨＦコポリマー、ＢＡ
ＭＯ／ＡＭＭＯコポリマー等のアジ化ポリマーが用いら
れるが、高比推力化及び機械的性質の改善の点で、一般
式（Ｉ）で表される架橋剤と相溶性のあるアジ化ポリマ
ーが望ましい。更に、可塑剤、硬化剤、硬化触媒等は公
知のものを任意に使用できる。一方、酸化剤もＡＰ、Ａ
Ｎ、ＨＭＸ等が使用できる。無煙性の点でＡＮ、ＨＭＸ
等が好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】以下本発明を実施例をあげて具体的に説明す
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。
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
に製造した。まず、燃料結合剤として末端水酸基のＢＡ
ＭＯ／ＴＨＦコポリマー（ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（モル比）
＝６／４、平均分子量 2,000、官能基数 2.0) 70.5重量
部、架橋剤として一般式（Ｉ）で示され、R が
に製造した。まず、燃料結合剤として末端水酸基のＢＡ
ＭＯ／ＴＨＦコポリマー（ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（モル比）
＝６／４、平均分子量 2,000、官能基数 2.0) 70.5重量
部、架橋剤として一般式（Ｉ）で示され、R が
【００１７】
【化５】
【００１８】（ｍ＋ｏ＋ｑ）／（ｎ＋ｐ＋ｒ）の値が1.
0、平均分子量が1,500 、官能基数3.0であるアジ化トリ
オールをρt ＝0.15になるよう 6.2重量部、可塑剤とし
てＢＤＮＰＡ／ＢＤＮＰＦ（50重量部／50重量部）14.1
重量部、硬化触媒としてジブチルチンジラウレート（Ｄ
ＢＴＤＬ）0.004 重量部を60℃で30分間真空混合した。
次に常圧に戻してから酸化剤であるＨＭＸを所定量仕込
み、更に硬化剤であるイソホロンジイソシアネート（Ｉ
ＰＤＩ）を 9.2重量部仕込み、再び60℃で40分間均一な
ペースト状になるまで真空混合した。この混合物を所定
の成型容器に真空下で注型し、脱泡後60℃で７日間硬化
し、推進薬を得た。このものは、気泡や亀裂等がなく、
硬質のゴム状を呈していた。又、この推進薬からダンベ
ル状試験片を切り出し、−30℃で引張試験を行い、破断
最大伸び率を測定したところ18％であった。
0、平均分子量が1,500 、官能基数3.0であるアジ化トリ
オールをρt ＝0.15になるよう 6.2重量部、可塑剤とし
てＢＤＮＰＡ／ＢＤＮＰＦ（50重量部／50重量部）14.1
重量部、硬化触媒としてジブチルチンジラウレート（Ｄ
ＢＴＤＬ）0.004 重量部を60℃で30分間真空混合した。
次に常圧に戻してから酸化剤であるＨＭＸを所定量仕込
み、更に硬化剤であるイソホロンジイソシアネート（Ｉ
ＰＤＩ）を 9.2重量部仕込み、再び60℃で40分間均一な
ペースト状になるまで真空混合した。この混合物を所定
の成型容器に真空下で注型し、脱泡後60℃で７日間硬化
し、推進薬を得た。このものは、気泡や亀裂等がなく、
硬質のゴム状を呈していた。又、この推進薬からダンベ
ル状試験片を切り出し、−30℃で引張試験を行い、破断
最大伸び率を測定したところ18％であった。
【００１９】実施例２ 表１に示される実施例２の配合組成の推進薬を実施例１
の方法に準じて製造した。この推進薬は気泡、亀裂等が
なく、硬質のゴム状を呈するもので、実施例１と同様−
30℃での引張試験を行ったところ、伸び率は16％であっ
た。
の方法に準じて製造した。この推進薬は気泡、亀裂等が
なく、硬質のゴム状を呈するもので、実施例１と同様−
30℃での引張試験を行ったところ、伸び率は16％であっ
た。
【００２０】比較例１ 表１に示される比較例１の配合組成の推進薬を実施例１
の方法に準じて製造した。この推進薬は気泡や亀裂等は
なかったが、実施例１と同様に−30℃での引張試験を行
ったところ、伸び率は11％と小さな値を示した。
の方法に準じて製造した。この推進薬は気泡や亀裂等は
なかったが、実施例１と同様に−30℃での引張試験を行
ったところ、伸び率は11％と小さな値を示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】注） *1:ＢＡＭＯ／ＴＨＦ（モル比）＝６／４、平均分子量
2,000、官能基数 ２．０
2,000、官能基数 ２．０
【００２３】
【化６】
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、従来使っていたＴ
ＭＰ等の架橋剤を本発明の一般式（Ｉ）で示される架橋
剤に置き換えることにより、機械的性質、特に低温度で
の伸び率の向上が図られ、更に製造時の水分管理も容易
となり、従来の技術がかかえる課題を解決することがで
きた。
ＭＰ等の架橋剤を本発明の一般式（Ｉ）で示される架橋
剤に置き換えることにより、機械的性質、特に低温度で
の伸び率の向上が図られ、更に製造時の水分管理も容易
となり、従来の技術がかかえる課題を解決することがで
きた。
Claims (3)
- 【請求項１】 必須成分として酸化剤及び粘結剤を含有
するコンポジット推進薬において、粘結剤成分中に一般
式（Ｉ） 【化１】 （式中、ｍ，ｏ，ｑは１以上の正数、ｎ，ｐ，ｒは０以
上の正数を示し、R は 【化２】 からなる群の中から選ばれる飽和脂肪族残基を示す。）
で示されるアジ化トリオールを架橋剤として含有するこ
とを特徴とするコンポジット推進薬。 - 【請求項２】粘結剤中の燃料結合剤としてアジ化ポリマ
ーを含有する請求項１記載のコンポジット推進薬。 - 【請求項３】 粘結剤中の燃料結合剤含有水酸基モル数
と一般式（Ｉ）で示される架橋剤含有水酸基モル数との
割合が、下記式（II）で表されるρt ＝0.05〜0.4 の範
囲である請求項１又は２記載のコンポジット推進薬。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04115982A JP3132524B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | コンポジット推進薬 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04115982A JP3132524B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | コンポジット推進薬 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05310492A true JPH05310492A (ja) | 1993-11-22 |
| JP3132524B2 JP3132524B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=14675950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04115982A Expired - Lifetime JP3132524B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | コンポジット推進薬 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132524B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292685A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Nof Corp | 推進薬、及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP04115982A patent/JP3132524B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292685A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Nof Corp | 推進薬、及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3132524B2 (ja) | 2001-02-05 |
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