[发明专利]一种室温固化型洁净固体推进剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温固化型洁净固体推进剂，属于复合固体推进剂领域。

背景技术

以固体推进剂为动力源的固体火箭发动机由于结构简单、可靠性高、机动性好、生存能力强、低成本等许多优点，已在战略、战术导弹和运载火箭领域中得到了广泛应用。固体推进剂由于采用了以化学物质为工质燃料，其组分和燃烧产物大部分为有毒有害化学成分，对人体和环境造成一定危害性。长期以来，高氯酸铵（AP）一直是复合固体推进剂中的主要氧化剂，其在推进剂中的质量分数常达70%左右。由于含AP的复合固体推进剂的燃烧产物中含大量HCl气体，HCl在水存在条件下易形成酸雾，污染环境，破坏大气层中的臭氧，产生温室效应，不能满足环保要求。美国NASA对肯尼迪航天中心航天飞机发射时的监测数据表明，大型固体助推器工作后，放出的HCl气体约236吨，A1₂O₃颗粒约329吨。我国监测结果表明，某大型固体发动机（装药量为18吨）试验后，放出HCl约3.9吨，A1₂O₃颗粒约6.3吨。据统计，1991年美国火箭发射共产生HCl气体1800吨，在距发射台距离小于800m的范围内酸性废气影响明显，在约0.2km²范围内有部分鱼类和植物死亡。

由于面临着生态环保要求越来越大的压力，同时也面临着因三废处理带来的成本等一系列问题，洁净型固体推进剂日益受到关注。环境友好型固体推进剂是北约21世纪航天运载及战略导弹助推用的主要固体推进剂，世界各工业国都致力于研究环保型固体推进剂。欧洲主要工业国合作进行了一项名为EUCLID的洁净推进剂研究计划，主要研究含新型氧化剂的洁净推进剂；美国空军近年实施的战略环境研究发展计划（SERDP）中就包括发展环境友好的绿色固体推进剂项目；日本在研制含HCl清除剂的新型HTPB复合推进剂研究方面也开展了大量的工作，以将燃烧产物对环境的影响减至最低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种室温固化型洁净固体推进剂配方。通过将高反应活性的端氨基聚醚高聚物引入复合固体推进剂体系，取代常用的端羟基粘合剂如HTPB、PEG和PET以及GAP粘合剂等，利用端胺基基团与异氰酸酯的交联固化反应实现了推进剂的室温固化；通过添加无氯氧化剂，获得了燃气产物中无HCl气体的洁净固体推进剂配方。通过加入与聚醚粘合剂相容的含能增塑剂，配方保持了较高的性能水平。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种室温固化型洁净固体推进剂，包含如下质量配比的组分：

无氯氧化剂：55%~70%；

金属燃料：5%~20%；

增塑剂：5%~15%；

端氨基聚醚粘合剂：5%~10%；

异氰酸酯固化剂：0.5%~1.0%；

功能助剂：0.01%~3%。

所述无氯氧化剂为硝酸铵AN、硝酸钾KNO3、硝酸钠SN、二硝酰胺铵ADN、奥克托今HMX、黑索今RDX、1，1-二氨基-2，2-二硝基乙烯FOX-7、二硝酰胺钾盐KDN以及N-脒基脲二硝酰胺盐GUDN、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮NTO、六硝基六氮杂异伍兹烷CL-20、三硝基氮杂环丁烷TNAZ、硝仿肼HNF、硝仿羟胺HANF中的一种或两种及两种以上的混合物。

所述金属燃料为铝粉Al、硼粉B和镁粉Mg中的一种或两种及两种以上的混合物，其在配方中的质量百分含量为5%~15%。

所述增塑剂为二缩三乙二醇二硝酸酯TEGDN、三羟甲基乙烷三硝酸酯TMETN、1,2,4-丁三醇三硝酸酯BTTN、硝化甘油NG、双（氟-二硝基乙基）缩二氟甲醛FEFO、双(2,22-二硝基丙基)缩甲醛BDPF、双(2,2-二硝基丙基)缩乙醛BDPA、端叠氮基GAP(GAPA)和聚叠氮缩水甘油醚二乙酸酯GAPDA以及N-乙基-2-硝氧基乙基硝胺Et-NENA中的一种或组合。

所述端氨基聚醚粘合剂为端氨基聚醚高聚物ATPE。

所述异氰酸酯固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、多官能度多异氰酸酯N-100、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI中的一种或组合。