[发明专利]一种降低丁羟推进剂固化温度的方法及丁羟推进剂

说明书

本发明涉及一种降低丁羟推进剂固化温度的方法及丁羟推进剂，通过在以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂中加入一定量的高效铋类固化催化剂，并给出了高效铋类固化催化剂的具体组份及优化用量，可将以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂的固化温度由使用常用固化催化剂三苯基铋TPB时的70℃降低至50℃，显著降低固化降温过程中的热应力及固化成本；此外本发明提供以端羟基聚丁二烯HTPB为粘合剂、以TMXDI为固化剂、以高效铋类物质为固化催化剂的丁羟推进剂，通过对丁羟推进剂中各组份及含量的优化设计，显著降低以TMXDI为固化剂的推进剂的固化温度，缩小了固化温度与发动机工作温度间的温度差，从而降低推进剂在固化降温过程中的热应力，同时推进剂仍保持优异的力学性能和老化性能。

技术领域

本发明涉及一种降低丁羟推进剂固化温度的方法及丁羟推进剂，具体的说涉及一种固体火箭发动机装药用以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂配方，涉及火箭推进剂技术领域。

背景技术

四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)是一种经美国食品及药物管理局许可，可用于食品包装材料的固化剂，对人体几乎无危害，且其合成过程中不需使用混酸和剧毒化合物，是一种理想的绿色固化剂。其结构式如式 1所示。

TMXDI有间位(m-)和对位(p-)两种异构体，p-TMXDI常温下为白色晶体，熔点为72℃，m-TMXDI常温下为无色液体，凝固点为-10℃。本发明中所用TMXDI均为m-TMXDI。

TMXDI的NCO基团在与苯环相连的亚甲基上，不与苯环共轭，因此其具有脂肪族和芳香族两者的特点。并且，其亚甲基上的氢原子被甲基取代后，提高了耐紫外线老化性和水解稳定性，减弱了氢键的作用。这些结构上的特点使得以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂具有力学性能好、对水不敏感、适应期长、抗老化性能好等优点，具有很好的应用前景。但也正是由于 TMXDI的NCO基团不与苯环相连，且空间位阻较大，导致TMXDI的反应活性低，将其应用于丁羟推进剂中，存在推进剂的固化温度较高的问题。而推进剂的固化温度过高会导致推进剂药柱在固化降温过程中产生很大的热应力，易导致药柱中产生裂纹及界面脱粘现象，破坏推进剂的结构完整性，严重时可能出现安全事故。因此迫切需要降低以TMXDI为固化剂的推进剂的固化温度，以缩小固化温度与发动机工作温度间的温度差，从而降低推进剂在固化降温过程中的热应力。文献中(US,4913753[P]；PCT/US98/20891) 报道的以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂都是以常用的三苯基铋(TPB)为固化催化剂，由于TPB的催化活性偏低，在实际应用过程中，以TPB为固化催化剂以TMXDI为固化剂的丁羟推进剂的固化温度为70℃，固化温度偏高，推进剂固化降温过程中产生的热应力较大，且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种降低丁羟推进剂固化温度的方法，通过在丁羟推进剂中加入高效铋类固化催化剂的方法，将丁羟推进剂的固化温度从使用TPB时的70℃降低至50℃，且推进剂仍保持优异的力学性能和老化性能。

本发明的另外一个目的在于提供一种丁羟推进剂。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种降低丁羟推进剂固化温度的方法，在采用TMXDI为固化剂的丁羟推进剂中加入铋类固化催化剂，所述铋类固化催化剂的结构式如下：

其中：R为NO₂或O(CH₂)_xCH₃，x为0～6。

在上述降低丁羟推进剂固化温度的方法中，所述铋类固化催化剂占丁羟推进剂的质量百分比含量为0.01％～0.1％。

在上述降低丁羟推进剂固化温度的方法中，所述铋类固化催化剂占丁羟推进剂的质量百分比含量为0.02％～0.06％。