一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法

文档序号:34072933发布日期:2023-05-06 19:52阅读:70来源:国知局

本发明涉及一种苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法,属于推进剂制备。


背景技术:

1、端羟基聚丁二烯(htpb)推进剂是当今最为常见的复合固体推进剂体系,具有较宽的燃速调节范围,较高的比冲,良好的力学性能,在htpb推进剂配方中引入燃烧催化剂可以有效调节推进剂的燃烧性能,常见的燃速催化剂如fe2o3等主要用于提高或降低燃速,并不具有其它功能。高能htpb推进剂中铝粉燃料含量高,最高在18%~20%,而铝燃烧团聚问题会降低固体推进剂的燃烧效率。笼型低聚硅倍半氧烷(poss)是具有独特分子结构的有机硅化合物,无机硅氧骨架核心为其提供良好的硬度和热稳定性,外围有机基团可增强与聚合物基体间的相容性,其结构类似于多孔沸石,存在poss分子内特有的空隙以及笼型分子间无效堆积产生的空隙,具有催化特性。含苯基的poss化合物自身燃烧可产生氧化硅和纳米层状碳质材料,并具有多孔结构,有望对固体推进剂的燃烧及力学性能产生有利影响。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种含苯基poss化合物的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

3、本发明提供了一种含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,以所述含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算,各组分及质量份数为:

4、粘合剂体系10~14份,所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂和固化剂;所述粘合剂为端羟基聚丁二烯(htpb);

5、铝粉5~20份;

6、苯基poss 1份;

7、余量为高能氧化剂。

8、优选的,所述苯基poss为八苯基硅倍半氧烷(ops)、八硝基苯基硅倍半氧烷(onps)、八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(odnps)或八氨基苯基硅倍半氧烷(oaps)。

9、优选的,所述增塑剂为癸二酸二辛酯(dos)。

10、优选的,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)。

11、优选的,所述铝粉的粒径为1~15μm。

12、优选的,所述端羟基聚丁二烯的羟基含量为0.75mmol/g。

13、优选的,所述高能氧化剂包括高氯酸铵、黑索今和奥克托今中的一种或多种。

14、优选的,所述高氯酸铵包括粒径为100~150μm的高氯酸铵和5~10μm的高氯酸铵,所述粒径为100~150μm的高氯酸铵和5~10μm的高氯酸铵的质量比为4:1。

15、本发明还提供了上述技术方案所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

16、(1)将增塑剂、粘合剂在50~60℃的温度下进行混合,然后加入铝粉、高能氧化剂、苯基poss,并充分混合,得到混合物a;

17、(2)在所述混合物a中加入固化剂,并充分混合,得到混合物b;

18、(3)将所述混合物b进行真空浇铸,真空浇铸结束后进行固化,固化温度为50~60℃,固化时间为5~7天,固化结束后得到所述含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂。

19、本发明提供了一种含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,以所述含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算,各组分及质量份数为:粘合剂体系25~28.5份,所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂、固化剂和固化催化剂;所述粘合剂为端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚或聚乙二醇;铝粉5~20份;苯基poss 1份;余量为高能氧化剂。

20、有益效果:

21、(1)本发明的有益效果在于对端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,通过添加功能型添加剂,同步提高力学性能,调节燃速,降低燃烧过程中的铝团聚,提出使用不同种类的苯基poss材料加入到推进剂配方中,设计了一种含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合推进剂配方。

22、(2)本发明的有益效果在于,通过苯基poss材料的有机-无机杂化骨架增强推进剂的拉伸性能,通过苯基poss材料燃烧,原位生成纳米多孔碳质材料,促进推进剂铝的燃烧,降低推进剂燃烧中的铝团聚,减小氧化铝凝聚相产物粒度,提高铝的燃烧效率,显著提高htpb复合固体推进剂的综合性能。



技术特征:

1.一种含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,以所述含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算,各组分及质量份数为:

2.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述苯基poss为八苯基硅倍半氧烷、八硝基苯基硅倍半氧烷、八(二硝基苯基)硅倍半氧烷或八氨基苯基硅倍半氧烷。

3.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述增塑剂为癸二酸二辛酯。

4.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述固化剂为甲苯二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述铝粉的粒径为1~15μm。

6.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述端羟基聚丁二烯的羟基含量为0.75mmol/g。

7.根据权利要求1所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述高能氧化剂包括高氯酸铵、黑索今和奥克托今中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂,其特征在于,所述高氯酸铵包括粒径为100~150μm的高氯酸铵和5~10μm的高氯酸铵,所述粒径为100~150μm的高氯酸铵和5~10μm的高氯酸铵的质量比为4:1。

9.权利要求1~8任一项所述的含苯基poss的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明涉及一种含苯基笼型低聚硅倍半氧烷(POSS)的端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂及其制备方法,属于推进剂制备技术领域。该复合推进剂采用端羟基聚丁二烯作粘合剂,典型的推进剂配方中粘合剂体系的质量分数为14%,铝粉占18%,氧化剂占67%,苯基POSS材料占1%。采用捏合‑浇注工艺制备,POSS材料的有机‑无机杂化骨架可以燃烧形成碳质材料,使制得的推进剂兼具良好的力学性能及燃烧性能。

技术研发人员:杨荣杰,任佳奇,李建民,张文超,张栋淋
受保护的技术使用者:北京理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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