[发明专利]一种低燃速高能量丁羟推进剂及脂环族二异氰酸酯的应用

说明书

本发明涉及一种低燃速高能量丁羟推进剂及脂环族二异氰酸酯的应用，该丁羟推进剂，包括粘合剂：端羟基聚丁二烯HTPB 6.5％～10.0％；氧化剂AP 60.0％～85.0％；金属燃料3.0％～20％；增塑剂2.0％～5％；固化剂：脂环族二异氰酸酯1.0％～2.0％；降速剂0.05～3.0％；固化催化剂0.01％～0.1％等，本发明在丁羟推进剂中以脂环族二异氰酸酯固化剂，同时加入氧化剂AP、金属燃料、增塑剂、降速剂以及固化催化剂等组份，并对各组分的用量进行合理选择和优化设计，显著降低了丁羟推进剂的基础燃速，减少惰性降速剂的加入量，进而减少推进剂的能量损失，显著提高推进剂的燃烧效率，获得了低燃速高能量的丁羟推进剂配方。

技术领域

本发明涉及一种低燃速高能量丁羟推进剂及脂环族二异氰酸酯的应用，属于固体火箭推进剂和导弹武器技术领域。

背景技术

丁羟推进剂综合性能优良、能量适中，是当前应用最为广泛的复合固体推进剂品种，其中低燃速丁羟推进剂由于能够满足战略、战术导弹主发动机长时间工作的要求，长期以来一直是推进剂领域研究的热点。

目前获得低燃速丁羟推进剂的方法大多是采用在丁羟推进剂中加入各种铵盐、金属卤化物、碳酸盐等固体降速剂，这些降速剂通过降低燃烧温度、抑制燃烧反应化学平衡等途径，使推进剂燃速下降。但由于这类固体降速剂都为惰性物质，其加入会导致推进剂能量损失严重。此外，为了获得较低的燃速，由于推进剂工艺性能的制约，添加的大量固体降速剂降低了推进剂有效固体含量，使得推进剂本身能量性能下降，且部分凝聚相产物含量增加，加剧了燃烧室中燃烧产物二相流损失，推进剂燃烧效率低，导致推进剂能量性能难以发挥出来。一般而言，所需的丁羟推进剂的燃速越低，加入的降速剂的量就越多；惰性降速剂的量越多，则推进剂的能量便越低。燃速越低、能量越低已成为推进剂研究人员的共识。由此可见，现有的低燃速推进剂技术和降低燃速的途径不能满足高性能导弹武器型号的需要，迫切需要研究出低燃速高能量推进剂技术，以满足导弹武器技术发展的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种低燃速高能量丁羟推进剂，通过在丁羟推进剂中加入脂环族二异氰酸酯固化剂，并对推进剂中的各组分及含量进行合理选择和优化设计，显著降低了丁羟推进剂的基础燃速，减少惰性降速剂的加入量，进而减少推进剂的能量损失，显著提高推进剂的燃烧效率，获得低燃速高能量丁羟推进剂配方。

本发明的另外一个目的在于提供脂环族二异氰酸酯在固体推进剂中的应用。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种低燃速高能量丁羟推进剂，包括如下质量百分比含量的组份：

在上述低燃速高能量丁羟推进剂中，所述脂环族二异氰酸酯的结构式如下：

式中：x、y、z为0～10，R₁、R₂、R₃为H原子或C_1-10的直链或支链烷基。

在上述低燃速高能量丁羟推进剂中，所述脂环族二异氰酸酯为1-丁基-2-己基-3,4-二(异氰酸酯壬基)环己烷、1-戊基-2-壬基-3,4-二(异氰酸酯庚基)环己烷、1-己基-2-丙基-3-异氰酸酯丁基-4-异氰酸酯庚基环己烷、1-己基-2-丁基-3,4-二(异氰酸酯庚基)环己烷或1-丙基-2-丁基-3,4-二(异氰酸酯丁基)环己烷。

在上述低燃速高能量丁羟推进剂中，所述高氯酸胺AP粒度为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类或Ⅳ类中的至少三类混合，其中Ⅰ类为d_4.3＝335±10μm、Ⅱ类为d_4.3＝245±10μm、Ⅲ类为d_4.3＝135±10μm、Ⅳ类为d_4.3≤20μm。