KR101296690B1 - 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물 - Google Patents

열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101296690B1
KR101296690B1 KR1020130027200A KR20130027200A KR101296690B1 KR 101296690 B1 KR101296690 B1 KR 101296690B1 KR 1020130027200 A KR1020130027200 A KR 1020130027200A KR 20130027200 A KR20130027200 A KR 20130027200A KR 101296690 B1 KR101296690 B1 KR 101296690B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
solid propellant
propellant composition
binder
composition
Prior art date
Application number
KR1020130027200A
Other languages
English (en)
Inventor
조준현
정해영
이영근
이호진
박일
Original Assignee
엘아이지풍산프로테크(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘아이지풍산프로테크(주) filed Critical 엘아이지풍산프로테크(주)
Priority to KR1020130027200A priority Critical patent/KR101296690B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101296690B1 publication Critical patent/KR101296690B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B27/00—Compositions containing a metal, boron, silicon, selenium or tellurium or mixtures, intercompounds or hydrides thereof, and hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B29/00—Compositions containing an inorganic oxygen-halogen salt, e.g. chlorate, perchlorate
    • 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
    • C06B45/06—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 the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10—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 the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 열가소성 탄성중합체를 바인더로 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 탄성중합체로서 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐 공중합체 및 폴리에테르아미드를 사용함으로써 형상 변형이 가능한 고체 추진제 조성물에 관한 것이다.

Description

열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물{Deformable solid propellant composition using thermoplastic binder}
본 발명은 열가소성 탄성중합체를 바인더로 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물에 관한 것이다.
로켓 추진기관에 사용되는 고체 추진제는 산화제, 바인더, 안정제, 연소속도 조절제, 결합제 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조된다. 상기 고체 추진제의 주성분인 산화제는 주로 과염소산암모늄, 질산암모늄, 사이클로트리메틸렌트리니트라민, 사이클로트리메틸렌테트라니트라민 등이 사용되며, 바인더는 산화제와 첨가제를 결합시키는 역할을 하고, 추진제의 기계적 특성을 결정한다.
현재 고체 추진제 제조 시 널리 사용되는 바인더는 카르복실터미네이티드 폴리부타디엔, 히드록실터미네이티드 폴리부타디엔, 히드록실터미네이티드 폴리에테르 등 수산기(-OH)를 가진 프리폴리머(prepolymer)와 이소시아네이트를 가진 경화제가 가교반응으로 결합하고 있는 우레탄 계열의 바인더이다. 수직혼합기에 프리폴리머, 산화제 및 기타 첨가제를 넣고, 프리폴리머의 당량에 해당하는 경화제를 투입한 후 혼합하여 제조한다. 제조된 추진제는 경화반응이 진행되기 전에 몰드에 충전한 후 60~70℃의 온도에서 수일간 경화반응을 거쳐 완성된다. 우레탄 계열의 고체 추진제는 경화반응이 진행되면 역반응이 불가능하므로 형상을 변형할 수 없고, 장기 저장 시 지속적으로 경화가 진행되어 추진제 표면 및 내부에 균열이 발생할 수 있다.
고체 추진제에 관한 종래 기술로는 한국공개특허공보 제2012-0104457호에 둔감성 고체 추진제 조성물이 개시되어 있고, 한국공개특허공보 제2011-0001107호에 고체 추진제용 경화제 및 이를 함유하는 접착 기능이 강화된 고체 추진제 조성물이 개시되어 있으며, 한국공개특허공보 제2004-0092810호에 고체 추진제 조성물이 개시되어 있으나, 상기와 같은 문제점들이 있다.
KR 2012-0104457 A KR 2011-0001107 A KR 2004-0092810 A
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 고체 추진제 조성물의 바인더로서 열가소성 탄성중합체를 사용하여 경화반응에 의한 추진제의 균열을 방지하고, 추진제 제조과정에서 열을 가하여 형상의 변형이 가능하며, 장기 저장된 추진제에 열을 가하여 형상 변형 후 재사용이 가능한 추진제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물은 바인더로서 열가소성 탄성중합체 5~40중량%, 산화제 20~90중량%, 가소제 1~20중량% 및 금속 화합물 0.1~30중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물에 있어서, 상기 바인더로서 사용되는 열가소성 탄성중합체는 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐 공중합체 및 폴리에테르아미드로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 폴리염화비닐 및 염화비닐-초산비닐은 원료의 단가가 저렴하고, 여러 분야에서 널리 사용되므로 공급이 원활하며, 상기 폴리에테르아미드는 그 종류에 특별히 한정이 없고, 예를 들면, PebaxTM(Arkema사 제) 등을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 탄성중합체의 함량은 5~40중량%인 것이 바람직한데, 5중량% 미만이면 추진제의 기계적 특성이 약해져 바람직하지 않으며, 40중량%를 초과하면 추진제의 성능이 낮아지고, 점화가 원할하지 않아 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물에 있어서, 상기 산화제는 과염소산암모늄, 질산암모늄, 사이클로트리메틸렌트리니트라민 및 사이클로트리메틸렌테트라니트라민으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 산화제의 등급 및 입자크기는 특별히 제한되지 않으며, 임의의 등급이 사용될 수 있다.
상기 산화제의 함량은 20~90중량%인 것이 바람직한데, 20중량% 미만이면 추진제 내에 산소가 부족하여 정상연소가 되지 않아 바람직하지 않으며, 90중량%를 초과하면 추진제의 기계적 특성이 약해져 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물에 있어서, 상기 가소제는 n-에틸톨루엔술폰아미드 및 디옥틸프탈레이트로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 n-에틸톨루엔술폰아미드의 예로서 켓젠플렉스 8(Ketjenflex8, Akzo Nobel Chemicals 사 제) 등을 사용할 수 있으며, 바인더로서 사용되는 열가소성 탄성중합체와 열역학적으로 상용성이 있다. 상기 가소제의 함량은 1~20중량%인 것이 바람직한데, 1중량% 미만이면 그 효과가 미미하며 바람직하지 않고, 20중량%를 초과하면 추진제의 기계적 특성이 약해져 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물에 있어서, 상기 금속 화합물은 특별히 한정이 없고, 알루미늄, 불화리튬, 탄화지르코늄 및 산화철로부터 선택되는 1종 이상이다.
상기 금속 화합물의 함량은 0.1~30중량%인 것이 바람직한데, 0.1중량% 미만이면 그 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 30중량%를 초과하면 오히려 산화제의 낮은 함유율로 인하여 추진제 내에 산소가 부족하여 성능이 감소하므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물에는 일반적인 고체 추진제 조성물에 첨가되는 통상의 첨가제들, 예로서 산화방지제로서 펜타에리트리톨 테트라키스(Irganox1010TM, BASF사 제), 결합제로서 폴리이소부틸렌, 열안정제로 디옥틸주석-모노옥틸주석화합물(ThermoliteTM, Arkema사 제), 계면활성제로서 불소계면활성제(FluoradTM, 3M사 제), 고결방지제로서 스테아린산칼슘, 및 붕소를 각각 0.1~3.0중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고체 추진제 조성물의 제조는 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어 각 성분들을 계량, 혼합하여 조성물을 제조할 수 있다. 그리고, 본 발명의 고체 추진제 조성물을 이용하여 고체 추진제를 제작하는 방법은, 예를 들어 상기 조성물을 이용하여 압연, 절단, 성형 순으로 진행될 수 있다. 구체적으로, 바인더, 산화제, 가소제 및 금속 화합물과 필요에 따라 첨가제를 계량하여 혼합기에서 혼합하여 조성물을 제조한 후, 바인더의 연성온도 이상으로 가온된 압연기에 투입하여 추진제 시트를 제작하고, 제작된 추진제 시트는 작게 절단한 후 성형기에 넣고, 진공, 압력 및 온도 조건을 조절하여 원하는 형상의 추진제를 제작할 수 있다.
본 발명의 열가소성 혼합형 고체 추진제 조성물은 기존 고체 추진제와 유사한 성능을 가지며, 열을 가하면 형상이 변형가능하여 재활용이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 열가소성 탄성중합체의 구조를 나타낸 도면으로서, 상온에서 연한부분(soft segment)과 결정구조의 단단한 부분(hard segment)이 형성되어 탄성체의 특성을 보이지만 연성온도 이상으로 가온하면 단단한 부분을 구성하고 있는 결정구조가 사라져 유동성을 가지므로 형상의 변형이 가능하다.
이하, 본 발명에 대해서 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리에테르아미드(PEBAXTM) 8중량%, 과염소산암모늄 78중량%, n-에틸톨루엔술폰아미드(ketjenflex8) 2중량%, 디옥틸프탈레이트 0.4중량%, 알루미늄분말 10중량%와 첨가제로서 폴리이소부틸렌 1중량%, Irganox1010 0.2중량%, Fluorad FC-430 0.2중량%, 스테아린산칼슘 0.2중량%로 구성되는 고체 추진제 조성물을 제조하였다.
제조된 고체 추진제 조성물의 특성을 평가한 결과, 1,000psia, 20℃에서 연소속도 9.1mm/s, 압력지수 0.43, 밀도 1.81g/cc이었다.
실시예 2
과염소산암모늄을 76중량% 사용하고, 불화리튬을 2중량% 더 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고체 추진제 조성물을 제조하였다.
제조된 고체 추진제 조성물의 특성을 평가한 결과는 1,000psia, 20℃에서 연소속도 6.2mm/s, 압력지수 0.36, 밀도 1.80g/cc이었다.
실시예 3
불화리튬 대신에 산화철 2중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 고체 추진제 조성물을 제조하였다.
제조된 고체 추진제 조성물의 특성평가 결과는 1,000psia, 20℃에서 연소속도 13.2mm/s, 압력지수 0.47, 밀도 1.81g/cc이었다.
실시예 4
폴리에테르아미드 8중량% 대신에 폴리염화비닐 5중량%와, 염화비닐-초산비닐 공중합체 3중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고체 추진제 조성물을 제조하였다.
제조된 고체 추진제 조성물의 특성을 평가한 결과, 1,000psia, 20℃에서 연소속도 8.9mm/s, 압력지수 0.42, 밀도 1.83g/cc이었다.
비교예
히드록실터미네이티드 폴리부타디엔 9중량%, 디옥틸프탈레이트 3중량%, 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 0.7중량%, 과염소산암모늄 86중량%, ZrC분말 1중량%, 첨가제로서 결합제인 테파놀(Tepanol, 3M사 제), 산화방지제인 2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-tert-부틸), 경화촉진제인 아세틸아세토산제2철(ferric acetylacetonate)이 각각 0.1중량% 로 구성되는 고체 추진제 조성물을 제조하였다.
제조된 고체 추진제 조성물의 특성을 평가한 결과, 1,000psia, 20℃에서 연소속도 10.9mm/s, 압력지수 0.42, 밀도 1.72g/cc이었다.
상기 실시예 1~4 및 비교예에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~4는 종래 기술인 비교예에 비하여 연소속도 및 압력지수는 유사하고, 밀도는 더 높게 나타남을 알 수 있으며, 또한, 실시예 1~4로부터 제조된 추진제에 열을 가하여 형상 변형이 가능함을 확인하였다.

Claims (6)

  1. 바인더로서 열가소성 탄성중합체 5~40중량%, 산화제 20~90중량%, 가소제 1~20중량%, 금속 화합물 0.1~30중량%, 산화방지제로서 펜타에리트리톨테트라키스, 결합제로서 폴리이소부틸렌, 열안정제로 디옥틸주석-모노옥틸주석화합물, 계면활성제로서 불소계면활성제 및 고결방지제로서 스테아린산칼슘을 각각 0.1~3.0중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더로서 사용되는 열가소성 탄성중합체는 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐 공중합체 및 폴리에테르아미드로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화제는 과염소산암모늄, 질산암모늄, 사이클로트리메틸렌트리니트라민 및 사이클로트리메틸렌테트라니트라민으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 n-에틸톨루엔술폰아미드 및 디옥틸프탈레이트로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물은 알루미늄, 불화리튬, 탄화지르코늄 및 산화철로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.










  6. 삭제
KR1020130027200A 2013-03-14 2013-03-14 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물 KR101296690B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130027200A KR101296690B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130027200A KR101296690B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101296690B1 true KR101296690B1 (ko) 2013-08-19

Family

ID=49220579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130027200A KR101296690B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101296690B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616654C1 (ru) * 2016-03-09 2017-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм-Пакер" Недетонационноспособный твердотопливный состав
KR101807432B1 (ko) * 2016-11-03 2017-12-11 엘아이지풍산프로테크(주) 고에너지 열가소성 바인더를 이용한 고체 추진제 조성물

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120095841A (ko) * 2009-07-01 2012-08-29 에스엠이 알루미늄이 함유된 혼합형 고체 추진제의 제조방법 및 알루미늄이 함유된 혼합형 고체 추진제
KR20120137643A (ko) * 2011-06-10 2012-12-24 주식회사 한화 추진제 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120095841A (ko) * 2009-07-01 2012-08-29 에스엠이 알루미늄이 함유된 혼합형 고체 추진제의 제조방법 및 알루미늄이 함유된 혼합형 고체 추진제
KR20120137643A (ko) * 2011-06-10 2012-12-24 주식회사 한화 추진제 조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616654C1 (ru) * 2016-03-09 2017-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "ПерфоТерм-Пакер" Недетонационноспособный твердотопливный состав
KR101807432B1 (ko) * 2016-11-03 2017-12-11 엘아이지풍산프로테크(주) 고에너지 열가소성 바인더를 이용한 고체 추진제 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101334732B1 (ko) 둔감성 고체 추진제 조성물
CN108129248B (zh) 解决室温固化丁羟推进剂后固化问题的方法及制备的产品
KR101296690B1 (ko) 열가소성 바인더를 사용하여 형상 변형이 가능한 혼합형 고체 추진제 조성물
JP5041467B2 (ja) コンポジット推進薬
US4462848A (en) Slurry casting method for double base propellants
JP2016064941A (ja) コンポジット推進薬用スラリー及びコンポジット推進薬
US3695952A (en) Solid propellant compositions containing hydroxymethyl-terminated polydienes
CN109467495B (zh) 一种以聚醚-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂
Kohga et al. Mechanical Properties and Thermal Decomposition Behaviors of Hydroxyl‐Terminated Polybutadiene/Glycerol Propoxylate Blend and Its Application to Ammonium Nitrate‐Based Propellants
CA2344232C (en) Castable double base solid rocket propellant containing ballistic modifier pasted in an inert polymer
KR20170101897A (ko) 조성물에서 Pb를 가지지 않는 고성능 복합 발화 제품 및 이의 제조 방법
KR20180007887A (ko) 고체 추진제 조성물 및 이를 이용한 고체 추진제 제조방법
KR101893662B1 (ko) 고체 추진제와 라이너 간 접착력을 향상시키는 접착 강화제 및 이를 포함하는 라이너 조성물
US4057441A (en) Solid propellant with burning rate catalyst
JPS6028797B2 (ja) 燃焼速度調整触媒を含む固体推進薬
JP5391585B2 (ja) 推進薬、及びその製造方法
US3086895A (en) Solid composite propellant containing acetylenic polyurethane and process of making
KR101807432B1 (ko) 고에너지 열가소성 바인더를 이용한 고체 추진제 조성물
CN107512997B (zh) 一种低燃速高能固体推进剂
EP2978731B1 (en) Non-phthalate propellants
US4375522A (en) Thixotropic restrictor, curable at room temperature, for use on solid propellant grains
JPS5818357B2 (ja) 固体推進薬
JPS643839B2 (ko)
KR101213410B1 (ko) 3차 아민을 포함하는 열경화성 고체 추진제 조성물 및 상기 조성물의 경화 속도를 제어하는 방법
JP6559448B2 (ja) コンポジット推進薬

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160729

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170808

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180808

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190808

Year of fee payment: 7