KR101850395B1 - Composite for solid propellant and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고체 추진제 조성물 및 이를 이용한 고체 추진제 제조방법에 관한 것으로, 상기 고체 추진제 조성물은 프리폴리머: 9~71 중량%, 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물을 포함하는 연소촉매: 0~81 중량%, 카본 블랙: 5~31 중량%, 디이소시아네이트: 0~10 중량% 를 포함한다.The present invention relates to a solid propellant composition and a method for producing a solid propellant using the solid propellant composition, wherein the solid propellant composition comprises 9 to 71% by weight of a prepolymer, 0 to 81% by weight of a combustion catalyst comprising a lead compound or a bismuth compound, By weight, carbon black: 5 to 31% by weight, and diisocyanate: 0 to 10% by weight.

Description

고체 추진제 조성물 및 이를 이용한 고체 추진제 제조방법{COMPOSITE FOR SOLID PROPELLANT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Technical Field [0001] The present invention relates to a solid propellant composition and a method for manufacturing a solid propellant using the solid propellant composition,

본 발명은 연소특성을 향상시키기 위한 고체 추진제 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to solid propellant compositions for improving combustion characteristics.

산화제로 암모늄퍼크로레이트(AP)를 사용하는 추진제는 AP의 입자크기에 따라 연소특성이 조절 가능하고 Fe2O3와 같은 금속산화물이 연소 촉매제로 사용되어 다양한 연소특성이 구현가능하다. Propellants using ammonium perchlorate (AP) as an oxidizing agent can control the combustion characteristics according to the particle size of AP and metal oxides such as Fe 2 O 3 are used as combustion catalyst to realize various combustion characteristics.

그러나, 에너지 충전제로 RDX, HMX 및 HNIW, 에너지 가소제인 BTTN, TMETN, DEGDN, BuNENA, TEGDN, BDNPA/F를 사용하는 minimum smoke NEPE 추진제는 연소특성 조절이 쉽지 않기 때문에 보통의 경우 AP를 20% 미만 사용하여 연소특성을 조절하거나 AP를 사용하지 않을 경우 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물을 적용하여 연소특성을 조절하는 것으로 알려져 있다. However, since minimum smoke NEPE propellants using RDX, HMX and HNIW as energy fillers, BTTN, TMETN, DEGDN, BuNENA, TEGDN and BDNPA / F as energy plasticizers are not easy to control combustion characteristics, It is known to control the combustion characteristics by using the lead compound or the bismuth compound when the AP is not used.

고체 추진제용 프리폴리머의 분자량은 추진제의 기계적 강도와 추진제 제조시의 공정성을 고려하여 분자량 3000~5000 g/mol인 프리폴리머 사용이 일반적이고 추진제의 에너지를 증가시키기 위해 에너지 가소제도 프리폴리머 대비 3 내지 4배 정도의 양을 적용하기 때문에 바인더의 점도가 낮은 편이다. 상기 언급한 연소 촉매류들은 입자가 가늘수록 그 효과가 좋으나 바인더의 점도가 낮은 추진제에 고르게 분산되기가 어려워 그 효과를 보기 힘든 경우가 대다수이다.The molecular weight of the prepolymer for solid propellant is generally in the range of 3000-5000 g / mol in consideration of the mechanical strength of the propellant and the processability of the propellant. In order to increase the energy of the propellant, the energy plasticizer is preferably 3 to 4 times The viscosity of the binder is low. The above-mentioned combustion catalysts have a better effect as the particles are thinner, but they are difficult to disperse evenly in a propellant having a low viscosity of the binder, so that it is hard to see the effect thereof.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 고체 추진제에 분산성을 증가시키기 위한 페이스트 조성물을 제공하고자 한다.The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems. Another object is to provide a paste composition for increasing dispersibility in solid propellants.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 프리폴리머: 9~71 중량%, 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물을 포함하는 연소촉매: 0~81 중량%, 카본 블랙: 5~31 중량%, 디이소시아네이트: 0~10 중량% 를 포함하는 고체 추진제용 페이스트 고체 추진제 조성물이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising: 0 to 81% by weight of a combustion catalyst comprising 9 to 71% by weight of a prepolymer, a lead compound or a bismuth compound, 5 to 31% by weight, and diisocyanate: 0 to 10% by weight based on the total weight of the solid propellant composition.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 프리폴리머는 HTPB, HTPE, PEG, PPG, PCP, 및 GAP 으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the prepolymer is selected from the group consisting of HTPB, HTPE, PEG, PPG, PCP, and GAP ≪ / RTI >

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 납 화합물은 시트르산납(lead citrate), 아세트산납(lead acetate), 납 아세틸아세토네이트(lead acetylacetonate), 탄산납(lead carbonate), 시안아미드납(lead cyanamide), 질산납(lead nitrate), 산화납(lead oxide), 실리실산납(lead salicylate), 2차 아세트산납(lead subacetate), 황산납(lead sulfate), 황화납(lead sulfide), 및 티오시안산납(lead thiocyanate)으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.According to one aspect of the present invention, the lead compound is selected from the group consisting of lead citrate, lead acetate, lead acetylacetonate, lead carbonate, lead cyanamide, Lead nitrate, lead oxide, lead salicylate, lead subacetate, lead sulfate, lead sulfide, and lead thiocyanate lead thiocyanate), or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 비스무스 화합물은 아세트산비스무스(bismuth acetate), 시트르산비스무스(bismuth citrate), 질산비스무스(bismuth nitrate), 2차질산비스무스(bithmuth subnitrate), 비스무스 오 수화물(bithmuth pentahydrate), 산화비스무스(bismuth oxide), 인산비스무스(bismuth phosphate), 살리실산비스무스(bismuth salicylate), 차살리실산비스무트(bismuth subsalicylate), 및 황화비스무스(bismuth sulfide)로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.According to one aspect of the present invention, the bismuth compound is selected from the group consisting of bismuth acetate, bismuth citrate, bismuth nitrate, bithmuth subnitrate, bithmuth pentahydrate, And may be composed of one or a mixture of two or more selected from bismuth oxide, bismuth phosphate, bismuth salicylate, bismuth subsalicylate, and bismuth sulfide.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 HTPB, HTPE, PEG, PPG, 및 PCP의 분자량이 1000 미만일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the molecular weight of the HTPB, HTPE, PEG, PPG, and PCP may be less than 1000.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 GAP의 분자량이 500~3000일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the molecular weight of the GAP may be 500-3000.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프리폴리머: 9~71 중량%, 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물을 포함하는 연속촉매: 0~81 중량%, 카본 블랙: 5~31 중량%, 디이소시아네이트: 0~10 중량% 를 3 롤밀(roll mill)을 사용하여 페이스트(paste)를 제조하는 단계; 상기 페이스트에 경화제를 투입한 후 진공 혼합하는 단계; 및 상기 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 고체 추진제 제조방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a continuous catalyst comprising 0 to 81 wt% of a continuous catalyst comprising 9 to 71 wt% of a prepolymer, a lead compound or a bismuth compound, 5 to 31 wt% of carbon black, : 0 to 10% by weight of a paste by using a 3 roll mill; Adding a curing agent to the paste and vacuum mixing the paste; And a step of curing the paste.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 경화제는 다이머디이소시아네이트(dimeryl diisocyanate,DDI), 이소포론디이소시아네이트(isophorone diisocyanate,IPDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate,HDI), 및 하이드로제네이티드 디페닐 메탄 디이소시아네이트(hydrogenated Diphenylmethane diisocyanate,H12MDI)로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the curing agent is selected from the group consisting of dimer diisocyanate (DDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and hydrogenated diphenylmethane Diisocyanate (hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, H 12 MDI), or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 추진제 조성물의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effect of the solid propellant composition according to one embodiment of the present invention will be described as follows.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 납 화합물 또는 비스무스 화합물의 고체 추진제에 분산성을 증가시키기 위해 미리 임의의 조성으로 분산시켜 페이스트를 제조 후 추진제 혼합 공정에 투입함으로서 촉매입자의 효과를 개선할 수 있는 장점이 있다.According to one embodiment of the present invention, a solid propellant of a lead compound or a bismuth compound may be dispersed in advance in an arbitrary composition in order to increase the dispersibility, and then the paste may be added to the propellant mixing process to improve the effect of the catalyst particles There are advantages.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 페이스트에 사용한 프리폴리머의 분자량을 낮춤으로써 고체 추진제의 제조 공정성을 향상시킴과 동시에 기계적 특성을 강화하는 부수적인 효과도 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the molecular weight of the prepolymer used in the paste is lowered, thereby improving the processability of the solid propellant and enhancing the mechanical properties.

뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 의하면, NEPE(Nitrate Ester Plasticized Polyether) 추진제 제조시 상기 페이스트 조성물을 투입하면 추진제의 연소속도가 증가하고 압력지수가 낮아지며 인장 특성이 향상 되어 고체 추진기관의 성능이 향상될 뿐만 아니라 신뢰성이 증가하는 장점이 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, when the paste composition is added during the production of the NEPE (Nitrate Ester Plasticized Polyether) propellant, the burning rate of the propellant increases, the pressure index decreases and the tensile property improves, There is an advantage that reliability is improved as well as improvement.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명과 관련된 고체 추진제 제조방법의 플로차트이다.1 is a flow chart of a method of manufacturing a solid propellant according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에서는 상기한 것과 같은 목적을 달성하기 위해 상온에서 액체 상태인 PEG (분자량 600이하)와 디이소시아네이트를 이용하여 입자가 매우 작은 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물 및 카본블랙을 3 롤밀(roll mill)을 사용하여 페이스트(paste)를 제조하고 추진제에 요구되는 함량을 투입하여 연소 특성, 공정성, 기계적 특성을 획기적으로 개선시키고자 하였다. In an embodiment of the present invention, in order to achieve the above object, a lead compound or a bismuth compound having a very small particle size using PEG (having a molecular weight of 600 or less) and diisocyanate, which are liquid at room temperature, Black was used to make paste by using a 3 roll mill and the amount required for the propellant was added to drastically improve the combustion characteristics, fairness and mechanical properties.

본 발명의 일 실시예에 따른 첨가제 조성물은 프리폴리머: 9~71 중량%, 납(lead) 화합물 또는 비스무스(bismuth) 화합물을 포함하는 연소촉매: 0~81 중량%, 카본 블랙: 5~31 중량%, 디이소시아네이트: 0~10 중량%를 포함한다. The additive composition according to an embodiment of the present invention may include a prepolymer: 9 to 71% by weight, a combustion catalyst containing 0 to 81% by weight of a lead compound or a bismuth compound, 5 to 31% , And diisocyanate: 0 to 10% by weight.

이때, 만약 프리폴리머의 중량이 9중량%이하일 경우에는 페이스트가 형성되기 어려울 정도로 점성이 없게 되고, 71중량% 이상일 경우에는 촉매 화합물들이 페이스트내 잘 분산되지 않는 문제가 발생될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에서의 프리 폴리머는 9~71 중량%로 한정한다. 그리고, 연소촉매는 포함하지 않아도 되는 경우가 있으나, 본 발명의 효과를 달성하기 위해서는 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 연속촉매는 81중량%이상일 경우에는 상대적으로 프리폴리머 양이 적어져 촉매화합물들이 프리폴리머 내 잘 분산되지 않고 쉽게 뭉쳐지므로 81중량% 이하로 한정한다.At this time, if the weight of the prepolymer is 9 wt% or less, the viscosity is not enough to form a paste. If the weight of the prepolymer is 71 wt% or more, a problem that the catalyst compound is not dispersed well in the paste may occur. The prepolymer in the examples is limited to 9 to 71% by weight. Incidentally, although there is no need to include the combustion catalyst, it is preferable to include it in order to achieve the effect of the present invention. At this time, when the amount of the continuous catalyst is 81 wt% or more, the amount of the prepolymer is relatively small, and the catalyst compounds are not well dispersed in the prepolymer and are easily aggregated.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 카본 블랙의 함량을 5~31중량%로 한정하는데, 5중량%이하일 경우에는 촉매화합물이 프리폴리머와의 상호작용이 적어 잘 분산되지 않으며, 31중량%이상일 경우에는 카본블랙이 서로 뭉쳐있어 잘 분산되지 않는다. 따라서, 상기 범위로 한정한다.In an embodiment of the present invention, the content of the carbon black is limited to 5 to 31% by weight. When the content is less than 5% by weight, the catalyst compound is not well dispersed due to a small interaction with the prepolymer. The carbon black aggregates with each other and is not well dispersed. Therefore, it is limited to the above range.

그리고, 상기 디이소시아네이트의 함량이 10중량% 이상일 경우에는 추진제내 페이스트를 투입하기 전 페이스트내 프리폴리머와의 경화반응에 의하여 페이스트가 경화가 됨은 물론, 최종적으로 추진제에 넣어야 할 이소시아네이트 함량이 적어져 추진제 강도가 낮아지는 문제가 있으므로, 본 발명의 일 실시예에서의 디이소시아네이트의 함량은 10중량%로 한정한다.When the content of the diisocyanate is 10% by weight or more, the paste is cured by the curing reaction with the prepolymer in the paste before the injection of the paste in the propellant, and the content of isocyanate to be finally added to the propellant is reduced, , The content of the diisocyanate in one embodiment of the present invention is limited to 10% by weight.

상기 프리폴리머는 하이드록시 터미네이티드 폴리부타디엔(hydroxy-terminated polybutadiene,HTPB), 하이드록시 터미네이티드 폴리에스테르(hydroxy- terminated polyether,HTPE), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol,PEG), PPG( Polypropylenglycol), PCP(Poly caprolactone polymer), 및 GAP(Glycidyl azide polymer)으로부터 선택되는 하나의 화합물 또는 2 이상의 혼합물이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 HTPB, HTPE, PEG, PPG, 및 PCP의 분자량이 1000 미만으로 한정하는데, 폴리머가 액상이어서 페이스트 제조가 용이하므로 1000미만으로 한정한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서의 상기 GAP의 분자량은 500~3000으로 한정하는데, 500미만의 경우에는 추진제 점도가 너무 낮아 점성의 페이스를 제조할 수 없는 문제가 발생되고, 3,000이상인 경우에는 프리폴리머 자체의 점성이 높아 페이스트를 제조가 어렵게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서의 GAP의 분자량은 500~3000으로 한정한다.The prepolymer may be selected from the group consisting of hydroxy-terminated polybutadiene (HTPB), hydroxy-terminated polyether (HTPE), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (Poly caprolactone polymer), and GAP (Glycidyl azide polymer), or a mixture of two or more thereof. According to one embodiment of the present invention, the molecular weight of the HTPB, HTPE, PEG, PPG, and PCP is limited to less than 1000, since the polymer is liquid, If the molecular weight of the GAP is less than 500, the viscosity of the propellant is too low to produce a viscous phase. When the molecular weight of the GAP is more than 3,000, the prepolymer There is a problem that the paste itself is difficult to be manufactured because of its high viscosity. Therefore, the molecular weight of GAP in one embodiment of the present invention is limited to 500-3000.

이때, 본 발명의 일 실시예에서의 경화제는 다이머디이소시아네이트(dimeryl diisocyanate,DDI), 이소포론디이소시아네이트(isophorone diisocyanate,IPDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate,HDI), 및 하이드로제네이티드 디페닐 메탄 디이소시아네이트(hydrogenated Diphenylmethane diisocyanate,H12MDI)(확인 요망)로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물이다.In this case, the curing agent in one embodiment of the present invention may include dimer diisocyanate (DDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and hydrogenated diphenyl Hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (H 12 MDI) (to be confirmed), or a mixture of two or more thereof.

상기 납 화합물은 시트르산납(lead citrate), 아세트산납(lead acetate), 납 아세틸아세토네이트(lead acetylacetonate), 탄산납(lead carbonate), 시안아미드납(lead cyanamide), 질산납(lead nitrate), 산화납(lead oxide), 실리실산납(lead salicylate), 2차 아세트산납(lead subacetate), 황산납(lead sulfate), 황화납(lead sulfide), 및 티오시안산납(lead thiocyanate)으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물로 이루어진다.The lead compound may be selected from the group consisting of lead citrate, lead acetate, lead acetylacetonate, lead carbonate, lead cyanamide, lead nitrate, One or more selected from lead oxide, lead salicylate, lead subacetate, lead sulfate, lead sulfide, and lead thiocyanate. 2 or more.

상기 비스무스 화합물은 아세트산비스무스(bismuth acetate), 시트르산비스무스(bismuth citrate), 질산비스무스(bismuth nitrate), 2차질산비스무스(bithmuth subnitrate), 비스무스 오 수화물(bithmuth pentahydrate), 산화비스무스(bismuth oxide), 인산비스무스(bismuth phosphate), 살리실산비스무스(bismuth salicylate), 차살리실산비스무트(bismuth subsalicylate), 황화비스무스(bismuth sulfide)로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물로 이루어진다. The bismuth compound may be at least one selected from the group consisting of bismuth acetate, bismuth citrate, bismuth nitrate, bithmuth subnitrate, bithmuth pentahydrate, bismuth oxide, It is composed of one or a mixture of two or more selected from bismuth phosphate, bismuth salicylate, bismuth subsalicylate, and bismuth sulfide.

실시 예Example

이하에서는 본 발명을 실시 예에 의하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

아래의 [표 1]에 나타낸 조성을 이용해 적당한 크기의 용기에 프리폴리머, 연소촉매, 카본블랙, 디이소시아네이트를 계량하여 3 롤밀(roll mill)을 이용해 추진제 제조에 사용할 페이스트(paste) 조성물을 제조(S110)한다. A prepolymer, a combustion catalyst, a carbon black, and a diisocyanate were weighed into a suitable size container using the composition shown in the following [Table 1], and a paste composition for use in the production of a propellant was manufactured using a three roll mill (S110) do.

실시예Example Paste 조성(중량%)Paste composition (% by weight) PEG600PEG600 연소촉매Combustion catalyst CBCB IPDIIPDI 1One 70.070.0 -- 30.030.0   22 40.040.0 Pb Citrate
60.0
Pb Citrate
60.0
--  
33 50.450.4 Pb Citrate
30.0
Pb Citrate
30.0
10.010.0 9.69.6
44 20.020.0 Bi2O3
80.0
Bi2O3
80.0
--  
55 50.050.0 Pb Citrate
37.5
Pb Citrate
37.5
12.512.5  
66 65.065.0 Bismuth subsalicylate
35
Bismuth subsalicylate
35
--  

[표 2]에는 이를 이용한 추진제 조성물을 다음과 같은 방법으로 제조하였다.In Table 2, propellant compositions using the same were prepared as follows.

먼저, 필요한 원료를 계량하고 필요한 페이스트를 정량하여 투입한 후 수직혼합기를 사용하여 50~60℃에서 60~120분 동안 충분히 진공 혼합(S120)하고 경화제와 경화촉매를 투입하여 10~30분 동안 진공 혼합한 후 50~60℃의 오븐에서 7일 이상 경화(S130) 후 추진제 시료를 제조하였다.First, the necessary raw materials are weighed and the necessary paste is quantitatively added. Subsequently, the mixture is thoroughly vacuum-mixed (S120) at 50 to 60 ° C. for 60 to 120 minutes using a vertical mixer, and the curing agent and the curing catalyst are charged. After mixing, the mixture was cured in an oven at 50 to 60 ° C for more than 7 days (S130) to prepare a propellant sample.

실시예Example 추진제 조성(중량%)Propellant composition (% by weight) PEG
3350
PEG
3350
BTTN/TMETNBTTN / TMETN HMXHMX IPDI/
N-100
IPDI /
N-100
연소촉매Combustion catalyst pastepaste NMA/
2NDPA/
ZrC/
NC/
NMA /
2NDPA /
ZrC /
NC /
77 6.6466.646 30.93330.933 59.00 59.00 1.0211.021 Pb Citrate
2.50
Pb Citrate
2.50
CB
0.30
CB
0.30
-- -- 2.4
 
2.4
88 3.1373.137 30.93330.933 57.0057.00 1.5301.530 -- -- 실시예 3
5.0
Example 3
5.0
-
 
-

 
"
99 2.4032.403 26.13326.133 63.00 63.00 1.8991.899 -- -- 실시예 2
2.5
Example 2
2.5
실시예 1
1.665
Example 1
1.665

 
"
1010 3.1403.140 26.13326.133 63.25 63.25 1.7451.745 -- -- 실시예 2
2.5
Example 2
2.5
실시예 1
0.833
Example 1
0.833

 
"
1111 1.6561.656 26.13326.133 62.25 62.25 2.1462.146 -- -- 실시예 2
3.75
Example 2
3.75
실시예 1
1.665
Example 1
1.665

 
"
1212 3.5163.516 26.13326.133 63.67 63.67 1.6181.618 -- -- 실시예 5
2.666
Example 5
2.666
--
 
"
1313 2.6072.607 26.13326.133 63.00 63.00 1.8601.860 -- -- 실시예 5
4.00
Example 5
4.00
--
 
"
1414 2.6072.607 26.13326.133 63.00 63.00 1.8601.860 -- -- 실시예 5
4.00
Example 5
4.00
--
 
"
1515 1.6781.678 26.13326.133 62.33 62.33 2.1232.123 -- -- 실시예 5
5.333
Example 5
5.333
--
 
"
1616 0.8280.828 26.13326.133 61.67 61.67 2.3052.305 -- -- 실시예 5
6.667
Example 5
6.667
--
 
"
1717 2.7522.752 26.93326.933 62.00 62.00 1.9151.915 -- -- 실시예 5
5.333
Example 5
5.333
--
 
"

상기 표에서의 페이스트 조성은 표 1에서의 실시예 1 내지 3, 실시예 5의 페이스트를 사용하였다.The pastes used in Examples 1 to 3 and 5 in Table 1 were used as the paste composition.

상기 표에서의 실시예들은 실제 페이스트를 적용한 고체 추진제의 조성에 관한 실시예들이다. 추진제의 프리폴리머로 분자량이 3350g/mol인 PEG3350을 사용하였으며 에너지화 가소제로는 BTTN(Butane trioltrinitrate)와 TMETN(Trimethylol trinitrate)를 사용하였다. 추진제 에너지 증진제 및 산화제로는 HMX(Cyclotetramethylene tetranitramine)을 사용하였고 경화제로는 IPDI(Isophorone diisocyanate)와 N-100(Desmodur N-100)를 혼용하여 사용하였다. 그리고 안정제로서는 NMA(N-methyl aniline)과 2-NDPA(2-Nitrodiphenyl amine)을 사용하였고, 추진제의 강도를 증가시켜주는 결합제로 NC(Nitrocelluose)를 적용하였다. 마지막으로 연소안정제로 ZrC(Zirconium carbide)를 사용하였다. 이와 같은 조성에 표 1의 각 종류별 페이스트를 첨가하여 각각 나타나는 특성을 표2에 나타내어 비교분석하였다.The examples in the above table are examples of the composition of the solid propellant to which the actual paste is applied. PEG 3350 with molecular weight of 3350 g / mol was used as prepolymer of propellant. Butane trioltrinitrate (BTTN) and trimethylol trinitrate (TMETN) were used as energy plasticizers. HMX (Cyclotetramethylene tetranitramine) was used as the propellant energy enhancer and oxidizer, and IPDI (Isophorone diisocyanate) and N-100 (Desmodur N-100) were used as the hardening agent. N (N-methyl aniline) and 2-NDPA (2-Nitrodiphenyl amine) were used as stabilizers and NC (Nitrocellulose) as a binding agent to increase the strength of the propellant. Finally, ZrC (Zirconium carbide) was used as a combustion stabilizer. Table 2 shows the characteristics of each of the above-mentioned pastes added with the pastes of each kind shown in Table 1, and the results are compared and analyzed.

[표 2]의 조성으로 제작된 추진제 시편에서 연소속도와 인장 강도시험 결과를 표 3 에 나타내었다.Table 3 shows the burning rate and tensile strength test results of the propellant specimens prepared with the composition of [Table 2].

실시예Example 연소특성Combustion characteristic 기계적  특성Mechanical properties RR 연소속도
(mm/s@6.89MPa)
Burning rate
(mm / s@6.89 MPa)
a
(상수)
a
(a constant)
압력지수Pressure Index 인장강도
(Bar)
The tensile strength
(Bar)
변형율
(%)
Strain rate
(%)
탄성율
(Bar)
Modulus of elasticity
(Bar)
경도Hardness
77 0.9987 0.9987 4.96 4.96 0.00051 0.00051 0.8603 0.8603 3.3 3.3 285 285 3.3 3.3 10 10 88 0.9915 0.9915 11.97 11.97 0.04970 0.04970 0.3257 0.3257 6.4 6.4 180 180 10.7 10.7 27 27 99 0.9924 0.9924 9.34 9.34 0.02306 0.02306 0.4009 0.4009 4.7 4.7 186 186 8.6 8.6 24 24 1010 0.9919 0.9919 7.75 7.75 0.00382 0.00382 0.6342 0.6342 7.9 7.9 148 148 16.6 16.6 39 39 1111 0.9964 0.9964 11.95 11.95 0.15373 0.15373 0.1619 0.1619 4.1 4.1 185 185 7.5 7.5 21 21 1212 0.9951 0.9951 12.28 12.28 0.00726 0.00726 0.6078 0.6078 8.5 8.5 180 180 19.0 19.0 40 40 1313 0.9956 0.9956 12.57 12.57 0.09167 0.09167 0.2441 0.2441 7.9 7.9 143 143 16.7 16.7 41 41 1414 0.9933 0.9933 11.19 11.19 0.05022 0.05022 0.3144 0.3144 4.6 4.6 123 123 14.6 14.6 38 38 1515 0.9971 0.9971 12.63 12.63 0.02515 0.02515 0.4320 0.4320 6.5 6.5 124 124 13.3 13.3 37 37 1616 0.9954 0.9954 11.32 11.32 0.04628 0.04628 0.3278 0.3278 5.1 5.1 119 119 9.5 9.5 32 32 1717 0.9918 0.9918 12.48 12.48 0.05054 0.05054 0.3293 0.3293 6.6 6.6 147 147 13.6 13.6 36 36

상기 표 3에서 R은 선형인자를 의미한다.In Table 3, R means a linear factor.

상기 실시예 중 실시예 7은 요구되는 양의 시트르산납과 카본 블랙을 페이스트로 만들어 투입하지 않고 제조한 추진제이고, 실시예 8~17은 다양한 페이스트 조성에 따라 제조한 추진제이다. 연소속도는 적게는 약 57% 증가(실시예 10) 많게는 약 153%의 연소속도 증가(실시예 15) 효과를 보이고 있을 뿐만 아니라 압력지수도 페이스트 적용전(실시예 7)의 19%(실시예11)수준이다. 이는 복합형 추진제에서 매우 낮은 수준이다. 인장 강도, 탄성율 및 경도 역시 실시예 7 보다 많이 향상되어 전반적으로 강성이 강화되는 효과를 나타내었다.Example 7 of the above examples is a propellant prepared without putting the required amount of lead citrate and carbon black into paste, and Examples 8 to 17 are propellants prepared according to various paste compositions. The burning rate was increased by as much as 57% (Example 10), the combustion rate was increased by about 153% (Example 15), and the pressure index was 19% of that before the paste application (Example 7) 11) level. This is very low in hybrid propellants. The tensile strength, the elastic modulus and the hardness were also improved more than those of Example 7, and the overall stiffness was enhanced.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (8)

분자량이 3350g/mol 인 PEG: 1.623~1.739 중량%, 제1페이스트: 1.631~1.748 중량%, 제2페이스트: 2.4~2.6 중량%, Butane trioltrinitrate: 26.133~27.440 중량%, Cyclotetramethylene tetranitramine: 62~63.67 중량%, Isophorone diisocyanate/Desmodur N-100: 2.103~2.189 중량% 및 첨가제: 2.4 중량%로 구성되고,
상기 제1페이스트는 분자량이 600g/mol 인 PEG: 69~71 중량% 및 카본 블랙: 29~31 중량%로 구성되고,
상기 제2페이스트는 분자량이 600g/mol 인 PEG: 39~41 중량% 및 Pb Citrate: 59~61 중량%로 구성되고,
상기 첨가제는 N-methyl aniline, 2-Nitrodiphenyl amine, Nitrocelluose 및 Zirconium carbide의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체 추진제 조성물.
1.633 to 1.739 wt% of PEG having a molecular weight of 3350 g / mol, 1.631 to 1.748 wt% of the first paste, 2.4 to 2.6 wt% of the second paste, 26.133 to 27.440 wt% of butane trioltrinitrate, 62 to 63.67 wt% of cyclotetramethylene %, Isophorone diisocyanate / Desmodur N-100: 2.103-2.189% by weight and additive: 2.4% by weight,
The first paste is composed of 69 to 71% by weight of PEG having a molecular weight of 600 g / mol and 29 to 31% by weight of carbon black,
The second paste is composed of 39 to 41% by weight of PEG having a molecular weight of 600 g / mol and 59 to 61% by weight of Pb Citrate,
Wherein the additive is a mixture of N-methyl aniline, 2-Nitrodiphenyl amine, Nitrocellulose and Zirconium carbide.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 분자량이 600g/mol 인 PEG: 69~71 중량% 및 카본 블랙: 29~31 중량%를 혼합하여 제1페이스트를 제조하는 단계;
분자량이 600g/mol 인 PEG: 39~41 중량% 및 Pb Citrate: 59~61 중량%를 포함하여 제2페이스트를 제조하는 단계;
분자량이 3350g/mol 인 PEG: 1.623~1.739 중량%, 제1페이스트: 1.631~1.748 중량%, 제2페이스트: 2.4~2.6 중량%, Butane trioltrinitrate: 26.133~27.440 중량%, Cyclotetramethylene tetranitramine: 62~63.67 중량%, Isophorone diisocyanate/Desmodur N-100: 2.103~2.189 중량% 및 첨가제 2.4 중량%을 혼합한 후, 진공 혼합하는 단계;
진공 혼합된 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하고,
상기 첨가제는 N-methyl aniline, 2-Nitrodiphenyl amine, Nitrocelluose 및 Zirconium carbide의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체 추진제의 제조방법.
69 to 71% by weight of PEG having a molecular weight of 600 g / mol and 29 to 31% by weight of carbon black to prepare a first paste;
Preparing a second paste comprising 39 to 41% by weight of PEG having a molecular weight of 600 g / mol and 59 to 61% by weight of Pb Citrate;
1.633 to 1.739 wt% of PEG having a molecular weight of 3350 g / mol, 1.631 to 1.748 wt% of the first paste, 2.4 to 2.6 wt% of the second paste, 26.133 to 27.440 wt% of butane trioltrinitrate, 62 to 63.67 wt% of cyclotetramethylene %, 2.103-2.189% by weight of Isophorone diisocyanate / Desmodur N-100 and 2.4% by weight of an additive, followed by vacuum mixing;
Curing the vacuum mixed mixture,
Wherein the additive is a mixture of N-methyl aniline, 2-Nitrodiphenyl amine, Nitrocellulose and Zirconium carbide.
삭제delete
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