本发明涉及复合固体推进剂技术领域，具体涉及极低固体含量叠氮聚醚体系制备方法。
背景技术：
固体推进剂是一种特殊的含能材料，是导弹武器和火箭的动力源。推进剂需要具有一定的力学性能，因为其在制造、贮存、运输、点火和飞行过程中，要承受热应力、冲击、振动、加速度和点火压力等载荷的作用。在上述载荷的作用下，推进剂药柱的任何破坏，都会引起发动机工作性能的严重恶化，如压力骤增、烧穿、甚至炸毁。
推进剂的力学性能取决于粘合剂基体的力学特性、填料的补强特性和填料/基体间的界面粘结特性。在外力作用下，推进剂结构发生破坏的过程可分成两个阶段：第一阶段，当填料/基体界面粘结良好时，在固体填料颗粒周围的粘合剂基体内首先发生内扯离，而产生裂纹；第二阶段，粘合剂基体中这些裂纹不断扩展，最终到达填料颗粒表面，在固体填料表面发生剥离，颗粒表面被暴露出来，即所谓的“脱湿”现象。
对于叠氮聚醚推进剂而言，由于能量性能、燃烧性能等要求，其配方中需加入大量的氧化剂和金属燃料。由于ap、rdx、hmx等非补强性固体功能填料表面电子分布特性和极性与粘合剂基体差异较大，导致其与叠氮聚醚粘合剂基体间的界面粘接强度低，在外力作用下，很容易引起界面开裂，使得损伤过早发生，进而导致叠氮聚醚推进剂力学性能不佳。
为了提高叠氮聚醚推进剂力学性能，需要开展单一固体填料对推进剂力学性能的影响研究，通过单因素对整体力学影响的分析，获得影响推进剂力学性能的主要因素、次要因素。当推进剂中只含一种固体填料时，固含量较低，通常为20％～60％，制造过程中由于固体颗粒与粘合剂基体密度的差异，容易导致固体颗粒发生沉降。因此，能否开发一种新的制备方法，使得制得的极低固体含量叠氮聚醚体系中填料均匀分布，具有一定的力学性能，为力学性能影响因素分析提供试验数据，就显得非常有必要了。
技术实现要素：
针对极低固体含量推进剂制备过程中易出现沉降现象的问题，本发明公开了一种极低固体含量均匀叠氮聚醚体系的制备方法，该方法的要点是通过在配方中引入固化催化剂，加快固化体系的反应速率，增加药浆粘度，降低填料粒子沉降速率，在短时间内固化成型，从而得到填料均匀分布的叠氮聚醚体系。
本发明的一种极低固体含量均匀叠氮聚醚体系的制备方法，所述极低固体含量叠氮聚醚体系的组成包括：粘合剂、增塑剂、氧化剂、金属燃料、固化催化剂、固化剂，制备本发明的极低固体含量叠氮聚醚体系的方法由以下步骤组成：
(1)按照推进剂的使用要求，确定推进剂的组分、增塑比、固化参数，进而确定推进剂的具体组成；
(2)按照所述确定的推进剂的具体组成，准备各种组分，在去湿的环境下称取各种组分；
(3)将所述称取好的各组分分别在50℃～70℃的温度下预烘20min～30min，然后将粘合剂、增塑剂、金属燃料预混；
(4)预混后的药浆加入到真空立式混合机中，并加入氧化剂或固体燃料的一种或两种，，在加入固体颗粒60min后加入固化剂，继续混合20～40min后出料，进行真空浇注；
(5)将浇注好的方坯置于50～60℃烘箱中固化7天；
(6)将固化好的所述方坯脱模整形。
进一步，粘合剂为3,3′-双叠氮甲基氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚(bamo/thf，简称pbt)。粘合剂用以提供配方制作过程中的基体材料。粘合剂也可以是聚叠氮缩水甘油醚(gap)，支化的聚叠氮缩水甘油醚(bgap)，聚3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷(pammo)，3,3′-双叠氮甲基氧杂环丁烷与3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷共聚物(bamo/ammo)中的一种或几种。
进一步，双(2,2′-二硝基丙醇)缩乙醛/双(2,2′-二硝基丙醇)缩甲醛(bdnpa/f)作为含能增塑剂。含能增塑剂用以提高推进剂的能量。增塑剂还可以是端叠氮基叠氮缩水甘油醚增塑剂gapa、端酯基叠氮缩水甘油醚增塑剂gape,也可以是硝氧乙基硝胺类增塑剂，如丁基硝氧乙基硝胺增塑剂bu-nena、乙基硝氧乙基硝胺增塑剂et-nena，还可以是硝酸脂类增塑剂，如1,2,4-丁三醇三硝酸脂bttn，二缩三乙二醇二硝酸脂tmgdn，一缩二乙二醇硝酸脂degdn,三羟甲基乙烷三硝酸脂tmetn中的一种或几种。
进一步，氧化剂为高氯酸铵(ap)和奥克托今(hmx)混合氧化剂。氧化剂用以提供推进剂燃烧中的部分氧元素以及作为粘合剂基体的填充物。氧化剂还可以是单独高氯酸铵或奥克托今、黑索今中的任意一种。
进一步，固体燃料为铝粉。固体燃料用以提高组分热值，保持燃烧稳定性。固体燃料也可以是氢化铝、锆粉中的任意一种。
进一步，固化催化剂为二月桂酸二丁基锡与三苯基铋。固化催化剂可以降低羟基-异氰酸酯反应活化能，加快反应速度。固化催化剂也可以是四甲基丁二胺、三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铜、环烷酸铝、三苯基铋和三乙基苯基铋等材料中的一种或几种，用量为0.01％～0.5％。
进一步，固化剂为多官能度异氰酸酯(n100)。固化剂用以提供配方制作过程中同粘合剂等组分形成交联网络基体结构的材料。固化剂也可以是甲苯二异氰酸酯(tdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、多官能度异氰酸酯(n100)，1,6-六次甲基二异氰酸酯(hdi)、4,4’-二己环甲烷二异氰酸酯(hmdi)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、四甲基二甲苯二异氰酸酯(tmxdi)中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
该方法制备的固化催化剂能够加快固化体系的反应速率，增加药浆粘度，降低填料粒子沉降速率，在短时间内固化成型，从而得到填料均匀分布的叠氮聚醚体系。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
表1具体的极低固体含量叠氮聚醚体系组成
实施例1
称取429gpbt，429gbdnpa/f，0.6gtpb，0.4gt12于预混容器1内，置于70℃烘箱内预烘30min。称取100g100目～140目ap于容器2内，称取41gtdi于容器3内。将容器1内的药浆加入到真空立式混合机中，并加入氧化剂，进行混合。混合60min后加入固化剂，继续混合20min，然后出料，进行真空浇注。将浇注好的方坯置于50℃烘箱中固化7天。将固化好的方坯脱模整形，利用单向拉伸试验进行力学性能测试，结果列于表2。
实施例2
按表1中指定的各组合含量重复实验实施例1的方法，但100目～140目ap的用量为300g，pbt的用量为334g，bdnpa/f的用量为334g，tdi的用量为31g，测试结果列于表2。
实施例3
按表1中指定的各组合含量重复实验实施例1的方法，但不含100目～140目ap，改为使用3类hmx，用量为100g，测试结果列于表2。
实施例4
按表1中指定的各组合含量重复实验实施例1的方法，但不含100目～140目ap，使用3类hmx，用量为300g，pbt的用量为334g，bdnpa/f的用量为334g，tdi的用量为31g，测试结果列于表2。
实施例5
按表1中指定的各组合含量重复实验实施例1的方法，但不含100目～140目ap，改为使用al粉，用量为100g，测试结果列于表2。
实施例6
按表1中指定的各组合含量重复实验实施例1的方法，但不含100目～140目ap，使用al粉，用量为200g，pbt的用量为382g，bdnpa/f的用量为382g，tdi的用量为35g，测试结果列于表2。
表2各实施例性能测试结果
从表2的测试结果可以看出，本发明的极低固体含量叠氮聚醚体系具有一定的力学性能，为推进剂力学性能研究提供基础。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。