JPH0568438B2 - - Google Patents
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- JPH0568438B2 JPH0568438B2 JP6116686A JP6116686A JPH0568438B2 JP H0568438 B2 JPH0568438 B2 JP H0568438B2 JP 6116686 A JP6116686 A JP 6116686A JP 6116686 A JP6116686 A JP 6116686A JP H0568438 B2 JPH0568438 B2 JP H0568438B2
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Description
(産業上の利用分野)
本発明は、ニトラミン含有コンポジツト固体推
進薬に係わり、さらに詳しくは、粘結剤の主成分
が両末端水酸基ポリブタジエン(HTPB)であ
り、酸化剤として過塩素酸アンモニウム及びニト
ラミンを含有するコンポジツト固体推進薬に関
し、特定の結合剤を含有させることにより、推進
薬の機械的特性、老化特性を改善したニトラミン
含有コンポジツト固体推進薬組成物に関するもの
である。 (従来の技術) コンポジツト固体推進薬は、酸化剤及び粘結剤
を主成分とし、必要に応じて金属粉などの助燃剤
等が添加され、その優れた燃焼性及び物理的特性
により高性能ロケツトモータ用推進薬として広く
使用されている。コンポジツト推進薬としては、
例えばポリブタジエンを基剤とした粘結剤と粒状
または粉状の過塩素酸アモニウムを酸化剤とし、
アルミニウム粉を助燃剤とする注型可能な推進薬
組成物が代表的なものである。 なかでも、HTPBを基剤とする粘結剤を使用
した、すなわちHTPB推進薬は、HTPBプレポ
リマーの低粘度特性に基づいた良好な製造性を有
するために粘結剤の量を10〜12重量%に減少させ
ることが容易となり、比推力の向上を可能にし
た。 また、この推進薬には、硬化剤としてジイソシ
アネート化合物が用いられHTPBプレポリマー
の水酸基と反応して強固で安定な、いわゆるウレ
タン結合を形成して架橋することから、耐熱老化
特性及び経時安定性も非常に優れている。このよ
うな利点から、HTPB推進薬は、両末端カルボ
キシル基ポリブタジエン(CTPB)推進薬を初め
とする従来の推進薬に変わる高性能推進薬として
コンポジツト固体推進薬の主流となりつつある。 さらに、このHTPB推進薬中の酸化剤である
過塩素酸アンモニウムの1部をシクロテトラメチ
レンテトラニトラミン(HMX)あるいは、シク
ロトリメチレントリニトラミン(RDX)である
ニトラミンで置換することにより、(a)比推力が向
上する、(b)燃焼火炎温度が低下するといつた利点
が得られることから、近年このニトラミン含有
HTPB推進薬の開発が鋭意に進められている。 HTPB推進薬においては、HTPBプレポリマ
ー及びジイソシアネート化合物で構成される粘結
剤と過塩素酸アンモニウムあるいはニトラミン等
の粉体成分との接着性が悪いことから、その接着
性を付与する添加剤として結合剤を必要とする。
すなわち、推進薬のように粉体が高充填率で粘結
剤中に分散されている複合材料は、その充填剤と
マトリツクスとなる粘結剤との接着性がその機械
的特性を左右することから、HTPB推進薬にお
いては、この結合剤の選択が機械的特性改善の手
段となる。 このような結合剤として単体としては、トリス
1(2−メチルアジリジニル)フオフフインオキ
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、3M社製)等が公知であ
り、それらの複合系としてMT−4、HX−752
と2,2′−n(n−ブチルイミノ)ジエタノール
(BIDE)との混合物が米国特許第4090893号明細
書、アジリジンポリエステルとアミンポリエステ
ルとの混合物が特開昭54−84016号公報に開示さ
れている。 これらのアジリジン系あるいはアミン系の結合
剤は、酸化剤である過塩素酸アンモニウムとの結
合剤として広く使われてきた。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これらアジリジン系の結合剤
は、HMX等のニトラミン化合物には効果がな
く、ニトラミン含有の推進薬ではニトラミン含有
量の増大に伴い機械的特性(特に最大応力)が低
下するとう問題点があつた。 これらHMX、RDX等のニトラミンに効果の
ある結合剤として1,3−(ジヒドロキシエチル)
−5,5ジメチルヒダントイン(DHE)が米国
特許第4214928号明細書で開示されているが、
DHEは過塩素酸アンモニウムとの反応性が乏し
く、結合剤としてDHEのみを使用すると機械的
特性が低くなり、かつその老化特性が悪くなる
(経時的に最大応力が増大し、最大応力時歪が低
下する)。また、DHEは常温で固体状であり、取
り扱いに支障を来すという問題点もある。 そこで本発明者らは、ニトラミン含有HTPB
推進薬に関し、これら従来の結合剤の問題点、す
なわち機械的特性(特に最大応力)の低下、老化
特性の低下、取り扱い性の不便さなどを解決すべ
く、種々の結合剤及びそれらの混合物に関する研
究を重ねた結果、常温で液体状の特定の結合剤を
配合することにより、これらの問題点を解決して
本発明を完成させた。 (問題点を解決するための手段) すなわち、本発明はHTPBプレポリマーを主
成分とする粘結剤と過塩素酸アンモニウム及びニ
トラミンとを含有するコンポジツト固体推進薬に
おいて、結合剤としてジメチルヒダントイン
(DMH)化合物及びMAPOを含有するコンポジ
ツト固体推進薬組成物である。 本発明に用いられる結合剤のうち、DMH化合
物は、一般式
進薬に係わり、さらに詳しくは、粘結剤の主成分
が両末端水酸基ポリブタジエン(HTPB)であ
り、酸化剤として過塩素酸アンモニウム及びニト
ラミンを含有するコンポジツト固体推進薬に関
し、特定の結合剤を含有させることにより、推進
薬の機械的特性、老化特性を改善したニトラミン
含有コンポジツト固体推進薬組成物に関するもの
である。 (従来の技術) コンポジツト固体推進薬は、酸化剤及び粘結剤
を主成分とし、必要に応じて金属粉などの助燃剤
等が添加され、その優れた燃焼性及び物理的特性
により高性能ロケツトモータ用推進薬として広く
使用されている。コンポジツト推進薬としては、
例えばポリブタジエンを基剤とした粘結剤と粒状
または粉状の過塩素酸アモニウムを酸化剤とし、
アルミニウム粉を助燃剤とする注型可能な推進薬
組成物が代表的なものである。 なかでも、HTPBを基剤とする粘結剤を使用
した、すなわちHTPB推進薬は、HTPBプレポ
リマーの低粘度特性に基づいた良好な製造性を有
するために粘結剤の量を10〜12重量%に減少させ
ることが容易となり、比推力の向上を可能にし
た。 また、この推進薬には、硬化剤としてジイソシ
アネート化合物が用いられHTPBプレポリマー
の水酸基と反応して強固で安定な、いわゆるウレ
タン結合を形成して架橋することから、耐熱老化
特性及び経時安定性も非常に優れている。このよ
うな利点から、HTPB推進薬は、両末端カルボ
キシル基ポリブタジエン(CTPB)推進薬を初め
とする従来の推進薬に変わる高性能推進薬として
コンポジツト固体推進薬の主流となりつつある。 さらに、このHTPB推進薬中の酸化剤である
過塩素酸アンモニウムの1部をシクロテトラメチ
レンテトラニトラミン(HMX)あるいは、シク
ロトリメチレントリニトラミン(RDX)である
ニトラミンで置換することにより、(a)比推力が向
上する、(b)燃焼火炎温度が低下するといつた利点
が得られることから、近年このニトラミン含有
HTPB推進薬の開発が鋭意に進められている。 HTPB推進薬においては、HTPBプレポリマ
ー及びジイソシアネート化合物で構成される粘結
剤と過塩素酸アンモニウムあるいはニトラミン等
の粉体成分との接着性が悪いことから、その接着
性を付与する添加剤として結合剤を必要とする。
すなわち、推進薬のように粉体が高充填率で粘結
剤中に分散されている複合材料は、その充填剤と
マトリツクスとなる粘結剤との接着性がその機械
的特性を左右することから、HTPB推進薬にお
いては、この結合剤の選択が機械的特性改善の手
段となる。 このような結合剤として単体としては、トリス
1(2−メチルアジリジニル)フオフフインオキ
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、3M社製)等が公知であ
り、それらの複合系としてMT−4、HX−752
と2,2′−n(n−ブチルイミノ)ジエタノール
(BIDE)との混合物が米国特許第4090893号明細
書、アジリジンポリエステルとアミンポリエステ
ルとの混合物が特開昭54−84016号公報に開示さ
れている。 これらのアジリジン系あるいはアミン系の結合
剤は、酸化剤である過塩素酸アンモニウムとの結
合剤として広く使われてきた。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これらアジリジン系の結合剤
は、HMX等のニトラミン化合物には効果がな
く、ニトラミン含有の推進薬ではニトラミン含有
量の増大に伴い機械的特性(特に最大応力)が低
下するとう問題点があつた。 これらHMX、RDX等のニトラミンに効果の
ある結合剤として1,3−(ジヒドロキシエチル)
−5,5ジメチルヒダントイン(DHE)が米国
特許第4214928号明細書で開示されているが、
DHEは過塩素酸アンモニウムとの反応性が乏し
く、結合剤としてDHEのみを使用すると機械的
特性が低くなり、かつその老化特性が悪くなる
(経時的に最大応力が増大し、最大応力時歪が低
下する)。また、DHEは常温で固体状であり、取
り扱いに支障を来すという問題点もある。 そこで本発明者らは、ニトラミン含有HTPB
推進薬に関し、これら従来の結合剤の問題点、す
なわち機械的特性(特に最大応力)の低下、老化
特性の低下、取り扱い性の不便さなどを解決すべ
く、種々の結合剤及びそれらの混合物に関する研
究を重ねた結果、常温で液体状の特定の結合剤を
配合することにより、これらの問題点を解決して
本発明を完成させた。 (問題点を解決するための手段) すなわち、本発明はHTPBプレポリマーを主
成分とする粘結剤と過塩素酸アンモニウム及びニ
トラミンとを含有するコンポジツト固体推進薬に
おいて、結合剤としてジメチルヒダントイン
(DMH)化合物及びMAPOを含有するコンポジ
ツト固体推進薬組成物である。 本発明に用いられる結合剤のうち、DMH化合
物は、一般式
前記の推進薬から、推進薬物性懇談会で規定し
た引張試験片を作成し、引張速度50mm/分、試験
温度20℃及び−30℃にて引張試験を行ない、最大
応力、最大応力時歪及び弾性率を求めた。 〔老化特性〕 前記の硬化後の推進薬ブロツクを60℃の恒温槽
に45日間置き、その後は前記引張特性と同じ試験
を行つた。 〔燃焼特性〕 四角柱状の寸法7×7×130mmである推進薬を
作成し、その側面をメラミン塗料にて被覆したス
トランド試験片を作成し、通常のクロフオード型
ストラント燃焼試験装置を使用して、圧力50Kg
f/cm2下での燃焼速度を測定した。 実施例 2〜15 第1表に示される実施例2〜15の各々の粘結剤
及び推進薬配合組成で、各々の推進薬を実施例1
に準じた方法で製造した。 真空混和後各混和物について実施例1と同じ方
法で各々の粘度を測定し、結果を第2表に示し
た。また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ない。その結果を第
2表に示した。実施例3、4については、とくに
老化特性に関し、70℃の恒温槽に6ケ月間置いた
ものについても行なつた。
た引張試験片を作成し、引張速度50mm/分、試験
温度20℃及び−30℃にて引張試験を行ない、最大
応力、最大応力時歪及び弾性率を求めた。 〔老化特性〕 前記の硬化後の推進薬ブロツクを60℃の恒温槽
に45日間置き、その後は前記引張特性と同じ試験
を行つた。 〔燃焼特性〕 四角柱状の寸法7×7×130mmである推進薬を
作成し、その側面をメラミン塗料にて被覆したス
トランド試験片を作成し、通常のクロフオード型
ストラント燃焼試験装置を使用して、圧力50Kg
f/cm2下での燃焼速度を測定した。 実施例 2〜15 第1表に示される実施例2〜15の各々の粘結剤
及び推進薬配合組成で、各々の推進薬を実施例1
に準じた方法で製造した。 真空混和後各混和物について実施例1と同じ方
法で各々の粘度を測定し、結果を第2表に示し
た。また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ない。その結果を第
2表に示した。実施例3、4については、とくに
老化特性に関し、70℃の恒温槽に6ケ月間置いた
ものについても行なつた。
【表】
【表】
第1表中粘結剤配合組成、推進薬組成中の各配
合は次の物質を示す。 HTPBプレポリマー:Poly bd R−45M(アルコ
ケミカル社製) IPDI:イソフオロンジイソシアネート MAPO:トリス1(2メチルアジリジニル)フオ
スフインオキサイド DMH化合物(a):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ70重量%、30重量%である混合物 DMH化合物(b):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ95重量%、5重量%である混合物 DMH化合物(c):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ40重量%、60重量%である混合物 DOA:ジオクチルアジペート A0−2246:2,2′−メチル−ビス(4−メチル−
6−ターシヤリブチルフエノール) HMX:シクロテトラメチレンテトラニトラミン RDX:シクロテトラメチレンテトラニトラミン
合は次の物質を示す。 HTPBプレポリマー:Poly bd R−45M(アルコ
ケミカル社製) IPDI:イソフオロンジイソシアネート MAPO:トリス1(2メチルアジリジニル)フオ
スフインオキサイド DMH化合物(a):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ70重量%、30重量%である混合物 DMH化合物(b):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ95重量%、5重量%である混合物 DMH化合物(c):〔〕式に於いてn+m=2と、
n+m=3のジメチルヒダントイン化合物がそ
れぞれ40重量%、60重量%である混合物 DOA:ジオクチルアジペート A0−2246:2,2′−メチル−ビス(4−メチル−
6−ターシヤリブチルフエノール) HMX:シクロテトラメチレンテトラニトラミン RDX:シクロテトラメチレンテトラニトラミン
【表】
【表】
比較例 1〜9
第3表に示すように、粘結剤の種類をかえ、そ
の粘結剤及び推進薬の配合組成をかえて推進薬を
実施例1と全く同様の方法で作成し、全く同様の
方法でスラリー粘度、引張強度、老化特性、燃焼
特性を測定した。比較例7〜9については、とく
に老化試験に於いて70℃6ケ月間の老化試験を実
施した。 配合組成を第3表に、各種測定結果を第4表に
示す。
の粘結剤及び推進薬の配合組成をかえて推進薬を
実施例1と全く同様の方法で作成し、全く同様の
方法でスラリー粘度、引張強度、老化特性、燃焼
特性を測定した。比較例7〜9については、とく
に老化試験に於いて70℃6ケ月間の老化試験を実
施した。 配合組成を第3表に、各種測定結果を第4表に
示す。
【表】
【表】
第3表中の各配合組成中、第1表にない記号を
次に示す。 MT−4: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 HX−752:ビスイソフタロイル−1−(2メチ
ル)アジリジン(3M社製) BIDE:2,2′−(n−ブチルイミノ)ジエタノー
ルアミン DMH化合物(d):〔〕式に於いてn+m=2の
ジメチルヒダントイン化合物が100%であるも
の
次に示す。 MT−4: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 HX−752:ビスイソフタロイル−1−(2メチ
ル)アジリジン(3M社製) BIDE:2,2′−(n−ブチルイミノ)ジエタノー
ルアミン DMH化合物(d):〔〕式に於いてn+m=2の
ジメチルヒダントイン化合物が100%であるも
の
【表】
実施例1〜8と比較例1、3、5〜9は、粘結
剤量が12重量%、HMXが10重量%の推進薬であ
り、実施例10〜12と比較例2、4は、粘結剤量が
12重量%でHMX量をかえた推進薬である。 推進薬の機械的特性のうち、最大応力と最大応
力時歪は、一般に一方が増大すれば他方が減少す
る傾向にある。従つて、引張強度を比較する場
合、最大応力と最大応力時歪を共に考慮する必要
がある。 このような観点から、実施例1〜7と比較例
3、5〜9及び実施例8と比較例1を比べると明
らかなように、本発明の推進薬は良好な機械的特
性及び老化特性を有していることが分かる。すな
わち、機械的特性に関しては、本発明の推進薬
は、比較例に比べ最大応力が大きく、最大応力時
歪も充分に大きい。また、低温での最大応力時歪
が著しく優れている。さらに老化特性に関して
は、60℃で45日保持後の引張強度が、初期値と比
べ変化が少なく、最大応力の低下もないことが分
かる。実施例3、6、7は粘結剤中のDMH化合
物に於いて、n+m=2及びn+m=3のDMH
化合物の混合割合をかえたものであり、DMH化
合物(a)がそれぞれ混合範囲のうちの中心的なもの
である。実施例3に比べ、実施例6では最大応力
時歪が、実施例7では最大応力が低下しているも
ののなお良好な機械的特性を有していることが分
かる。 比較例8、9では、60℃45日後及び70℃6ケ月
後の引張強度に於いて最大応力及び弾性率が経時
的に増大し、最大応力時歪が著しく減少してお
り、また比較例7では70℃6ケ月後の最大応力、
最大応力時歪が減少しているのに比べ、本発明の
推進薬(実施例3、4)については、何れも変化
が少なく、良好な老化特性を示している。 また、比較例2〜4では、HMX量の増大に伴
い最大応力が大きく低下しているのに比べ、実施
例3、10〜12では、最大応力はHMX量の増大に
伴い逆に増大し、なおかつ最大応力時歪も変化が
少ない良好な機械的特性を示している。 実施例9は、粘結剤量を11重量%に減少したも
のであり、実施例13は、粘結剤量を20重量%に増
大しアルミニウム粉は未含有のものであるが、何
れも良好な機械的特性、老化特性を示し、スラリ
ー粘度も低く、良好な製造性を保有していること
が分かる。実施例14、15は、ニトラミンとして
HMXに代えてRDXを5〜30重量%加えたもの
であり、何れも良好な機械的特性、老化特性を示
している。
剤量が12重量%、HMXが10重量%の推進薬であ
り、実施例10〜12と比較例2、4は、粘結剤量が
12重量%でHMX量をかえた推進薬である。 推進薬の機械的特性のうち、最大応力と最大応
力時歪は、一般に一方が増大すれば他方が減少す
る傾向にある。従つて、引張強度を比較する場
合、最大応力と最大応力時歪を共に考慮する必要
がある。 このような観点から、実施例1〜7と比較例
3、5〜9及び実施例8と比較例1を比べると明
らかなように、本発明の推進薬は良好な機械的特
性及び老化特性を有していることが分かる。すな
わち、機械的特性に関しては、本発明の推進薬
は、比較例に比べ最大応力が大きく、最大応力時
歪も充分に大きい。また、低温での最大応力時歪
が著しく優れている。さらに老化特性に関して
は、60℃で45日保持後の引張強度が、初期値と比
べ変化が少なく、最大応力の低下もないことが分
かる。実施例3、6、7は粘結剤中のDMH化合
物に於いて、n+m=2及びn+m=3のDMH
化合物の混合割合をかえたものであり、DMH化
合物(a)がそれぞれ混合範囲のうちの中心的なもの
である。実施例3に比べ、実施例6では最大応力
時歪が、実施例7では最大応力が低下しているも
ののなお良好な機械的特性を有していることが分
かる。 比較例8、9では、60℃45日後及び70℃6ケ月
後の引張強度に於いて最大応力及び弾性率が経時
的に増大し、最大応力時歪が著しく減少してお
り、また比較例7では70℃6ケ月後の最大応力、
最大応力時歪が減少しているのに比べ、本発明の
推進薬(実施例3、4)については、何れも変化
が少なく、良好な老化特性を示している。 また、比較例2〜4では、HMX量の増大に伴
い最大応力が大きく低下しているのに比べ、実施
例3、10〜12では、最大応力はHMX量の増大に
伴い逆に増大し、なおかつ最大応力時歪も変化が
少ない良好な機械的特性を示している。 実施例9は、粘結剤量を11重量%に減少したも
のであり、実施例13は、粘結剤量を20重量%に増
大しアルミニウム粉は未含有のものであるが、何
れも良好な機械的特性、老化特性を示し、スラリ
ー粘度も低く、良好な製造性を保有していること
が分かる。実施例14、15は、ニトラミンとして
HMXに代えてRDXを5〜30重量%加えたもの
であり、何れも良好な機械的特性、老化特性を示
している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 両末端水酸基ポリブタジエンプレポリマーを
主成分とする粘結剤及び酸化剤として過塩素酸ア
ンモニウム及びニトラミンを含有するコンポジツ
ト固体推進薬において、一般式が 【化】 で表わされ、n+m=2である化合物を40〜95重
量%及びn+m=3である化合物を5〜60重量%
含有してなるジメチルヒダントイン化合物とトリ
ス1(2−メチルアジリジニル)フオスフインオ
キサイドとからなる結合剤を含有することを特徴
とするニトラミン含有コンポジツト固体推進薬組
成物。 2 結合剤の粘結剤中に占める割合がジメチルヒ
ダントイン化合物0.2〜1重量%及びトリス1(2
−メチルアジリジニル)フオスフインオキサイド
0.3〜1重量%であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載のニトラミン含有コンポジツ
ト固体推進薬組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6116686A JPS62216985A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ニトラミン含有コンポジツト固体推進薬組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6116686A JPS62216985A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ニトラミン含有コンポジツト固体推進薬組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62216985A JPS62216985A (ja) | 1987-09-24 |
JPH0568438B2 true JPH0568438B2 (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=13163288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6116686A Granted JPS62216985A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ニトラミン含有コンポジツト固体推進薬組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62216985A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19605613A1 (de) * | 1996-02-15 | 1997-08-21 | Dynamit Nobel Ag | Raketenangetriebene Abstandswaffe |
US10899718B2 (en) * | 2016-09-02 | 2021-01-26 | Bridgestone Corporation | Polymers functionalized with N-protected hydantoin compounds |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP6116686A patent/JPS62216985A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62216985A (ja) | 1987-09-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |