本發(fā)明屬于推進(jìn)劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有低溫適應(yīng)性的疊氮推進(jìn)劑。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境的演變，飛機(jī)、防空導(dǎo)彈及空空導(dǎo)彈使用區(qū)域的擴(kuò)大，迫切要求戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)可以適應(yīng)極端低溫的使用環(huán)境，具備良好的低溫適應(yīng)性。隨著戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略導(dǎo)彈的迅猛發(fā)展，對于導(dǎo)彈推進(jìn)劑在極端低溫條件下適應(yīng)性的要求越來越高，迫切需要制備一種在極端低溫條件下具有良好的適應(yīng)性的推進(jìn)劑配方。
疊氮聚醚粘合劑本身含有較多的疊氮基側(cè)鏈，其玻璃化溫度較高，疊氮聚醚推進(jìn)劑的玻璃化溫度更高，疊氮聚醚粘合劑母體的玻璃化溫度在-45℃左右，疊氮聚醚推進(jìn)劑的玻璃化溫度在-35℃左右，低溫適應(yīng)性極差。在-60℃時，疊氮聚醚推進(jìn)劑已經(jīng)玻璃化，本體脆化，低溫適應(yīng)性極差，不利于疊氮聚醚推進(jìn)劑應(yīng)用于高性能戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本發(fā)明的目的是：提供一種室溫固化制備，具備較低玻璃化溫度與良好的低溫適應(yīng)性的高能疊氮聚醚固體推進(jìn)劑。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：1)疊氮聚醚推進(jìn)劑玻璃化溫度偏高、低溫伸長率偏低、低溫拉伸強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度偏低、能量偏低；2)推進(jìn)劑可以在室溫條件下固化，降低推進(jìn)劑制備過程中所使用的外在能量，提升混合過程的本質(zhì)安全性，提供可以適應(yīng)極端低溫條件的高能疊氮聚醚推進(jìn)劑，疊氮聚醚推進(jìn)劑可在室溫30℃左右固化；3)推進(jìn)劑玻璃化溫度小于-60℃，在-60℃時拉伸強(qiáng)度σm≧4.00MPa，最大伸長率εm≧90.0％，實(shí)測能量比沖大于253.0s。
本發(fā)明采用的技術(shù)思路是：通過選擇合適的疊氮類粘合劑、含能增塑劑，調(diào)節(jié)交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑及固化劑的種類與含量，同時調(diào)節(jié)固體填料組分的含量與配比，形成一個疊氮聚醚推進(jìn)劑配方。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種具備優(yōu)良低溫適應(yīng)性的疊氮推進(jìn)劑，包含按質(zhì)量百分比計(jì)的下列組份：
固化催化劑：0.01～0.03％；
粘合劑：6.0％～12.0％；
增塑劑：12.0％～18.0％；
交聯(lián)劑：0.1～2.0％；
鍵合劑：0.1～0.5％；
氧化劑：45.0％～60.0％；
固化劑：0.5％～1.0％；
燃料：16.0％～20.0％。
進(jìn)一步的，上述固化催化劑為三乙氧基苯基鉍(TEPB)。
進(jìn)一步的，上述粘合劑選自3,3-二疊氮甲基氧丁烷(BAMO)與四氫呋喃(THF)共聚醚(PBT)或疊氮縮水甘油醚(GAP)。
進(jìn)一步的，上述增塑劑為N-丁基硝基乙基硝銨(BuNENA)。
進(jìn)一步的，上述交聯(lián)劑選自N,N,N′,N′-四羥乙基乙二胺(TEDA)、三乙醇胺(TEA)、三羥甲基丙烷(TMP)、季戊四醇(PTT)、PBT三元醇(T-PBT)、PBT多元醇(D-PBT)、GAP三元醇(T-PBT)、GAP多元醇(D-GAP)中的一種。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的疊氮推進(jìn)劑還可以包括按重量百分比計(jì)在0～1.0％范圍的擴(kuò)鏈劑，所述擴(kuò)鏈劑選自丁二醇、一縮二乙二醇、三縮二乙二醇、端羥基聚環(huán)氧乙烷-四氫呋喃無規(guī)共聚醚(PET)、端羥基聚環(huán)氧乙烷-四氫呋喃嵌段共聚醚(HTPE)、端羥基聚四氫呋喃-己酸內(nèi)酯嵌段共聚醚(HTCE)中的一種或幾種。
進(jìn)一步的，上述鍵合劑為醇胺類鍵合劑或中性聚合物鍵合劑(NPBA)，所述醇胺類鍵合劑包括三乙醇胺(TEA)，或三氟化硼(BF3)與三乙醇胺的復(fù)合物(T313)。
進(jìn)一步的，上述固化劑選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六次甲基二異氰酸酯(HDI)、二苯甲烷4,4′-二異氰酸酯(MDI)、六次甲基多異氰酸酯(LM-100)中的一種；所述燃料為Al。
進(jìn)一步的，上述氧化劑包括高氯酸銨(AP)和選自六硝基六氮雜異伍茲烷(CL-20)和/或奧克托今(HMX)的含能氧化劑。
本發(fā)明還包括上述疊氮推進(jìn)劑的制備方法，包括以下步驟：
a)將所述增塑劑按質(zhì)量百分比分為兩部分：質(zhì)量百分比為60～80wt.％的增塑劑1，質(zhì)量百分比為20～40wt.％的增塑劑2；
b)將粘合劑、增塑劑1、Al、交聯(lián)劑、和/或擴(kuò)鏈劑、鍵合劑預(yù)混；
c)將固化劑與增塑劑2進(jìn)行預(yù)混；
d)將步驟b)所得的預(yù)混物料添加至立式或臥式混合機(jī)，再依次加入含能氧化劑、高氯酸銨、步驟c)所得的預(yù)混料，進(jìn)行均勻混合；
e)使用真空澆注系統(tǒng)將藥漿澆注到發(fā)動機(jī)殼體或各類模具中。
本發(fā)明的性能為：
推進(jìn)劑具備較低的玻璃化溫度和較高的低溫強(qiáng)度與較大的低溫最大伸長率，較高的能量，滿足先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)武器型號對高能疊氮聚醚推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性的較高要求。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)如下：
通過合理選用粘合劑、硝酸酯鈍感增塑劑、交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑、鍵合劑、含能氧化劑、AP、Al粉。推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)以下特征：
1)推進(jìn)劑可在室溫條件下固化，固化溫度20.0～35.0℃；
2)疊氮推進(jìn)劑玻璃化溫度Tg≦-60℃；
3)推進(jìn)劑同時實(shí)現(xiàn)較高的極端低溫拉伸強(qiáng)度與較大的低溫伸長率：-60℃時,疊氮聚醚推進(jìn)劑抗拉強(qiáng)度σm≧4.00MPa，最大伸長率εm≧90.0％；新型疊氮聚醚推進(jìn)劑具有良好的低溫適應(yīng)性；
4)疊氮聚醚推進(jìn)劑可以實(shí)現(xiàn)高能量性能，實(shí)測比沖Isp≧253.0s。
在武器型號中得到應(yīng)用后可以大幅提高疊氮聚醚推進(jìn)劑基導(dǎo)彈的低溫適應(yīng)性，改善先進(jìn)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈在極端低溫條件中的生存能力和安全性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明
實(shí)施例1
表1推進(jìn)劑組成
按上表1中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-65.0℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表2所示；
3.推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：256.0s(6.86MPa)。
表2按表1所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例2
表3推進(jìn)劑組成
按上表3中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-66.0℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表4所示；
3.推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：255.5s(6.86MPa)。
表4按表3所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例3
表5推進(jìn)劑組成
按上表5中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
推進(jìn)劑性能
1.推進(jìn)劑Tg＝-64.0℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表6所示；
3.推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：253.8s(6.86MPa)。
表6按表5所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例4
表7推進(jìn)劑組成
按上表7中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-64.5℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表8所示；
3.推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：253.5s(6.86MPa)。
表8按表7所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例5
表9推進(jìn)劑組成
按上表9中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-66.8℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表10所示；
3.推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：256.0s。
表10按表9所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例6
表11推進(jìn)劑組成
按上表11中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-64.8℃；
2.推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表12所示；
3推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：255.6s。
表12按表11所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例7
表13推進(jìn)劑組成
按上表13中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-62.7℃；
2推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表14所示；
3推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：253.6s。
表14按表13所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
實(shí)施例8
表15推進(jìn)劑組成
按上表11中所示的組成和百分比制備了推進(jìn)劑，測試結(jié)果顯示，所制備推進(jìn)的性能如下：
1.推進(jìn)劑Tg＝-62.7℃；
2推進(jìn)劑低溫適應(yīng)性如表16所示；
3推進(jìn)劑實(shí)測比沖Isp：256.2s。
表16按表15所示制備的推進(jìn)劑的低溫適應(yīng)性
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。