[发明专利]一种高强度聚氨酯材料有效

专利信息
申请号: 201810637051.3 申请日: 2018-06-20
公开(公告)号: CN108794285B 公开(公告)日: 2021-04-06
发明(设计)人: 孙丽娜;刘美珍;魏彬;段军鸿;牛草坪;胡晓亮;王晓倩;甘露;刘佳 申请(专利权)人: 湖北三江航天江河化工科技有限公司
主分类号: C06D5/06 分类号: C06D5/06;C08G18/69
代理公司: 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人: 成钢
地址: 444200 *** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 强度 聚氨酯 材料
【说明书】:

发明公开了一种高强度聚氨酯材料,包括按重量份计的以下组分:惰性固体填料78份、粘合剂16份、室温固化催化剂0.05~0.1份、增塑剂6.0份;其中惰性固体填料由煤灰、石英砂和碳酸钙组成,粘合剂由端羟基聚丁二烯、甲苯二异氰酸酯、防老剂H和三氧化磷组成。本发明采用有机铋类室温固化催化剂,在添加量较少的情况下即可降低聚氨酯材料固化温度,使聚氨酯材料在室温下固化,减少对固化厂房的投入;还可降低聚氨酯材料制造过程中的温度,降低温度循环系统能耗,节约成本;得到的高强度聚氨酯材料力学性能优于真药配方,配方材料及生产工艺较为廉价,可达到室温固化和高强度的双重效果,适用于固体火箭发动机尤其是重型运载火箭惰性装药。

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域,具体涉及一种高强度聚氨酯材料,用于固体火箭发动机惰性装药。

背景技术

商业卫星、太空旅游等民用航天市场的不断发展,对固体火箭发动机提出了新的要求,重型运载火箭应运而生。在固体火箭发动机研制过程中,为减少试验危险性,需要用不燃烧的惰性推进剂替代真实推进剂。国内复合固体推进剂一般采用端羟基聚丁二烯(HTPB)作粘合剂,与异氰酸酯类固化剂在高温下(50℃~70℃)交联反应,形成聚氨酯,同时添加惰性填料,组成一种惰性、复合聚氨酯材料,广泛应用于固体火箭发动机的环境试验、全弹对接调试测量以及训练、阅兵、展览等场合。

有关固体火箭用惰性复合聚氨酯材料所选的固体填料的品种,文献报道有:铝粉、氯化钠、氯化钾、蔗糖、石墨、氧化铅等。由于蔗糖可在低温下分解,产生水蒸气易造成安全事故,现已弃用。早起,人们用氯化钾、铝粉制作惰性推进剂,为降低成本,又改用氯化钠和工业铝粉渣,有的添加部分碳酸钙,以增加惰性复合聚氨酯材料的抗烧蚀能力。虽然氯化钠在价格上较氯化钾便宜,但其易吸湿,对聚氨酯材料的力学性能和工艺性能不利。

现有复合固体推进剂一般都采用高温固化(50℃~70℃),需高温固化厂房、加热系统等基础设施。重型固体火箭发动机尺寸较大,装药量数百吨,配套的固化厂房占地面积大、能耗大,不利于批量生产。室温固化是降低聚氨酯制造成本的重要技术。我国固体推进剂多采用异氰酸酯作为固化剂,添加固化催化剂可大幅度提高固化反应速率并实现反应速率可控。目前使用的固化催化剂主要有乙酰丙酮铁(Fe(AA)3)、二月桂酸二丁锡(DBTDL)和三苯基铋(TPB)等品种。但Fe(AA)3和DBTDL存在固化速率过快,固化时间难以控制问题,TPB作为当前应用广泛的固化催化剂存在固化温度高的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供一种高强度聚氨酯材料,使其满足固体火箭发动机或重型运载火箭惰性装药要求。

本发明所采取的技术方案是,一种高强度聚氨酯材料,包括按重量份计的以下组分:惰性固体填料78份、粘合剂16份、室温固化催化剂0.05~0.1份、增塑剂6.0份;其中惰性固体填料由煤灰(MH)、石英砂(SYS)和碳酸钙(TG)组成,粘合剂由端羟基聚丁二烯(HTPB)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、防老剂H(FH)和三(2-甲基-1-氮丙啶) 氧化磷(MAPO)组成。

进一步地,所述惰性固体填料中,煤灰、石英砂和碳酸钙的重量比为2~6:38~44:38~30。

进一步地,所述石英砂粒径在200±20μm,碳酸钙采用50μm~80μm,≤15μm两种粒度;煤灰<80目颗粒占13.5±2%,80~120目颗粒占28±2%;120~200目颗粒占24± 2%;>200目颗粒占34.5±2%。

进一步地,所述粘合剂中端羟基聚丁二烯和甲苯二异氰酸酯为15.55~15.45份、防老剂 H为0.20份、三(2-甲基-1-氮丙啶)氧化磷为0.25~0.35份。

进一步地,所述端羟基聚丁二烯为Ⅲ型,甲苯二异氰酸酯为Ⅰ型。

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