本發(fā)明涉及一種用于提高高能固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的功能助劑及包含該組合功能助劑的固體推進(jìn)劑，屬于固體推進(jìn)劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器的應(yīng)用發(fā)展，對高能固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的要求日益增高，要求高能固體推進(jìn)劑伸長率大于80％，模量高于1.8mpa。高能固體推進(jìn)劑采用大劑量的硝酸酯增塑劑、大分子量的聚醚為粘合劑，使推進(jìn)劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不盡完善，推進(jìn)劑配方的模量偏低，一般為1ma左右，且推進(jìn)劑配方模量提高后，伸長率降低，兩者相互矛盾，需綜合協(xié)調(diào)。以滿足高能固體推進(jìn)劑向戰(zhàn)術(shù)武器推廣應(yīng)用。通過合理設(shè)計配方、選擇適當(dāng)?shù)奶盍狭６燃壟?、粘合劑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、選用高效鍵合劑、適當(dāng)?shù)闹圃旃に嚨?，可在一定程度上提高高能固體推進(jìn)劑力學(xué)性能，但仍存在一定差距，不滿足指標(biāo)要求。

美國專利us6632378采用teaponal.rtm(兩官能度和三官能度的胺)作為鍵合劑提高含硝酸酯推進(jìn)劑的力學(xué)性能；美國專利us5783769提到用環(huán)氧胺類鍵合劑和hx-880鍵合劑提高聚醚/tegdn(bunena)/ap/al/rdx推進(jìn)劑的力學(xué)性能，沒有進(jìn)一步的報道關(guān)于胺或環(huán)氧胺分子結(jié)構(gòu)或種類的詳細(xì)報道。在國內(nèi)蘭州化學(xué)研究院的朱曉莉在《合成橡膠工業(yè)》(vol.16，no.5p271～274)一文中曾介紹，苯胺類助劑增強(qiáng)劑—210在聚丁二烯型聚氨酯中有廣泛應(yīng)用，一般作為鏈增長劑、增強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑及防老劑，在丁羥和丁氰類橡膠粘接的固體火箭推進(jìn)劑的偶聯(lián)劑。蘭州石化研究院的胡少坤在《粘接》(no.9：p074～076)中指出，當(dāng)采用丁羥液體橡膠、擴(kuò)鏈劑211(n,n-雙(2-羥丙基)苯胺)和甲苯二異氰酸酯tdi反應(yīng),然后用moca固化制備丁羥聚氨酯，其力學(xué)性能優(yōu)良，且具有優(yōu)異的耐水、耐油性能。但以上文獻(xiàn)均未提及苯胺類助劑是否能在含硝酸酯的高能推進(jìn)劑中應(yīng)用。由于苯胺類助劑顯示出弱堿性，與高能推進(jìn)劑中的硝酸酯增塑劑化學(xué)不相容，且未找到適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)抑制劑改善苯胺與硝酸酯的相互作用，因此苯胺類助劑一直難以在高能推進(jìn)劑中應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑，該組合功能助劑可以顯著提高固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能。

本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種包含組合功能助劑的固體推進(jìn)劑。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑，所述組合功能助劑包括苯胺和安定劑，其中苯胺和安定劑占固體推進(jìn)劑總質(zhì)量的百分比含量如下：

苯胺：0.03％～0.35％；

安定劑：0.3％～2％。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，所述苯胺的結(jié)構(gòu)式如下：

其中：r1、r2為c1～c6的烷醇基。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，r1、r2中含－oh的數(shù)量大于或等于2。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，所述苯胺中至少含有r1、r2中一個，若僅含有r1或r2中的一個時，其余取代基為羥基、烷基或氫基。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，所述安定劑為n-烷基對硝基苯胺。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，所述n－烷基對硝基苯胺為n－(2－甲氧基乙基)對硝基苯胺mena或n－(2－乙酰氧基乙基)對硝基苯胺ana。

在上述提高固體推進(jìn)劑力學(xué)性能的組合功能助劑中，所述固體推進(jìn)劑為包含硝酸酯的固體推進(jìn)劑。

一種固體推進(jìn)劑，包括如下質(zhì)量百分比含量的組份：

粘合劑體系：17％～25％；

氧化劑：53％～65％；

金屬燃料：鋁粉al，15％～20％；

固化劑：異氰酸酯類化合物，0.5％～0.9％；

組合功能助劑：包括苯胺和安定劑，其中苯胺為0.03％～0.35％，安定劑為0.3％～2％；

其它助劑：0.35％～0.85％。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述粘合劑體系包括粘合劑和增塑劑，其中粘合劑為端羥基環(huán)氧乙烷-四氫呋喃共聚醚pet、聚乙二醇peg或聚疊氮縮水甘油醚gap；增塑劑為硝化甘油ng、二縮三乙二醇二硝酸酯tegdn、疊氮齊聚物gapa、雙2,2-二硝基丙醇縮甲醛/縮乙醛bdnpf/a、三羥甲基乙烷三硝酸酯tmetn、一縮二乙二醇二硝酸酯degdn或1,2,4-丁三醇三硝酸酯bttn中的一種或組合。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述增塑劑與粘合劑的質(zhì)量比為1.2～2.2：1；所述增塑劑為兩種物質(zhì)組合時，二者的質(zhì)量比為1：1。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述氧化劑為奧克托今hmx和高氯酸銨ap的組合，或者黑索金rdx和ap的組合，二者的質(zhì)量比為0.5～3：1。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述異氰酸酯類化合物為甲苯二異氰酸酯tdi或多官能度異氰酸酯n-100中的一種或組合。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述其它助劑為催化劑三苯基鉍tpb與中性聚合物鍵合劑的npba的組合。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述苯胺的結(jié)構(gòu)式如下：

其中：r1、r2為c1～c6的烷醇基；r1、r2中含－oh的數(shù)量大于或等于2。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述安定劑為n-烷基對硝基苯胺。

在上述固體推進(jìn)劑中，所述n-烷基對硝基苯胺為n-(2-甲氧基乙基)對硝基苯胺mena或n-(2-乙酰氧基乙基)對硝基苯胺ana。

本發(fā)明使用時：將苯胺和安定劑組成的組合功能助劑依次加入推進(jìn)劑預(yù)混料漿中均勻即可。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)、本發(fā)明采用苯胺和安定劑的組合功能助劑，改善了界面作用，苯胺中的羥基可進(jìn)入推進(jìn)劑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，調(diào)節(jié)粘合劑的網(wǎng)絡(luò)密度，同時苯胺中的苯環(huán)為剛性結(jié)構(gòu)，作為硬段可顯著提升推進(jìn)劑強(qiáng)度和模量，從而提高了高能固體推進(jìn)劑力學(xué)性能；同時采用高效安定劑，改善抑制苯胺組合功能助劑與硝酸酯的化學(xué)相容性，抑制硝酸酯在弱堿性條件下的分解，起到了進(jìn)一步提高了推進(jìn)劑力學(xué)性能的作用。

(2)、本發(fā)明通過理論研究結(jié)合大量試驗，給出了苯胺與安定劑的組合功能助劑，用于高能固體推進(jìn)劑，解決了苯胺類助劑一直難以在高能推進(jìn)劑中應(yīng)用的技術(shù)難題，并優(yōu)選出了苯胺與安定劑的具體組份，以及各自在推進(jìn)劑中的具體含量，使得固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)。

(3)、本發(fā)明通過采用苯胺和安定劑的組合功能助劑，使苯胺助劑與硝酸酯相容性良好，用于含硝酸酯的高能推進(jìn)劑，可顯著提高高能推進(jìn)劑的力學(xué)性能，特別是推進(jìn)劑的常溫力學(xué)性能，本發(fā)明可應(yīng)用于戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)型號導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)用高能固體推進(jìn)劑裝藥，也可向其它含硝酸酯的高能推進(jìn)劑配方推廣使用。

(4)、本發(fā)明高能固體推進(jìn)劑包含苯胺和安定劑組成的組合功能助劑，并且通過對固體推進(jìn)劑中各組份及含量進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計，使得高能固體推進(jìn)劑具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能，綜合性能達(dá)到最優(yōu)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

實施例1

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比含量)

其中上述的組合功能助劑ba-1包括:

加入ba-1制得的高能推進(jìn)劑方坯的化學(xué)安定性測試結(jié)果見表1?？梢?，與空白相比，單獨添加苯胺將惡化推進(jìn)劑的化學(xué)安定性，而添加ba-1的推進(jìn)劑的化學(xué)安定性良好，90℃抗裂紋時間大于20天，自燃時間大于90天，28天熱失重率小于1.5％。

表1推進(jìn)劑化學(xué)安定性實驗結(jié)果

實施例2

由實施例1制得的推進(jìn)劑的力學(xué)性能測試結(jié)果見表2。由表2可見，與空白相比，苯胺單獨使用推進(jìn)劑力學(xué)性能有所提高，而ba-1提高推進(jìn)劑力學(xué)性能效果更加明顯。

表2助劑作用效果對比

實施例3

苯胺組合功能助劑ba-1添加量對高能推進(jìn)劑作用，結(jié)果見表3。由表3可見，未加ba-1時，推進(jìn)劑的模量較低，伸長率較高，不能滿足需要；而ba-1可顯著提高高能推進(jìn)劑的強(qiáng)度和模量，略微降低伸長率。

表3苯胺組合功能助劑ba-1用量影響

由表3可見，當(dāng)高能推進(jìn)劑中含1％的組合功能助劑(ba)時，推進(jìn)劑綜合性能較好，可滿足使用要求，且隨著ba含量的提高，推進(jìn)劑強(qiáng)度和模量提升，伸長率略微下降，但滿足使用要求。因此以下實施例中ba的總含量均為1.0％。

實施例4

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-2包括:

含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-2)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.35mpa，εm＝97.9％

25℃σm＝1.19mpa，εm＝100.2％，e＝1.81

-30℃σm＝3.79mpa，εm＝85.6％

實施例5

(1)推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-3包括:

含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-3)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.39mpa，εm＝88.9％

25℃σm＝0.97mpa，εm＝98.2％，e＝1.84

-30℃σm＝3.86mpa，εm＝80.6％

實施例6

(1)推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-4包括:

含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-4)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.38mpa，εm＝96.9％

25℃σm＝1.14mpa，εm＝89.8％，e＝1.88

-30℃σm＝3.98mpa，εm＝82.7％

實施例7

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-5包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-5)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.45mpa，εm＝90.7％

25℃σm＝1.24mpa，εm＝85.8％，e＝2.05

-30℃σm＝4.03mpa，εm＝76.7％

實施例8

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-6包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-6)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.41mpa，εm＝93.7％

25℃σm＝1.20mpa，εm＝89.8％，e＝2.01

-30℃σm＝3.97mpa，εm＝81.3％

實施例9

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-7包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-7)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.38mpa，εm＝99.2％

25℃σm＝1.15mpa，εm＝89.6％，e＝1.94

-30℃σm＝3.92mpa，εm＝82.8％

實施例10

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-8包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-8)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.37mpa，εm＝87.2％

25℃σm＝1.04mpa，εm＝99.7％，e＝1.86

-30℃σm＝3.58mpa，εm＝98.7％

實施例11

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-9包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-9)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.39mpa，εm＝91.2％

25℃σm＝1.13mpa，εm＝89.1％，e＝1.98

-30℃σm＝3.67mpa，εm＝84.7％

實施例12

(1)推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-10包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-6)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.41mpa，εm＝93.7％

25℃σm＝1.20mpa，εm＝89.8％，e＝2.01

-30℃σm＝3.97mpa，εm＝81.3％

實施例13

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-11包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-11)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.32mpa，εm＝94.7％

25℃σm＝0.75mpa，εm＝85.8％，e＝1.81

-30℃σm＝2.56mpa，εm＝91.3％

實施例14

推進(jìn)劑組成(質(zhì)量百分比)

其中上述的組合功能助劑ba-12包括:

包含上述苯胺組合功能助劑(簡稱ba-12)的高能推進(jìn)劑劑力學(xué)性能達(dá)到以下水平：

70℃σm＝0.21mpa，εm＝90.7％

25℃σm＝0.78mpa，εm＝83.8％，e＝2.05

-30℃σm＝2.96mpa，εm＝87.3％。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式，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)人員公知技術(shù)。