[发明专利]光固化固体推进剂浆料及其制备方法和成型方法

说明书

本发明公开了一种光固化固体推进剂浆料及其制备方法和成型方法，其中，所述光固化固体推进剂浆料包括：含能光敏树脂体系16‑30％、氧化剂57‑68％和金属燃烧剂13‑18％，其中，含能光敏树脂体系包括含能光敏树脂预聚体60‑80％、光敏树脂活性稀释剂10‑30％、光引发剂1‑6％和助剂1‑5％。该光固化固体推进剂浆料利用立体光固化3D打印成型技术可制备出尺寸精度高、致密度高、力学性能好的固体推进剂制品。

技术领域

本发明属于固体推进剂领域，特别提供了一种光固化固体推进剂浆料及其制备方法和成型方法。

背景技术

传统固体推进剂制备采用浇铸成型工艺，浆料粘度随着推进剂主体材料含量增加而增加，体系流动性变差，浇铸过程中产生大量气泡，导致固体推进剂样品中存在缺陷，严重影响固体推进剂的使用性能。此外，传统后处理工艺需要人工雕刻，后处理复杂并且安全性差，还难以实现复杂异型结构的固体推进剂成型。

3D打印成型技术是将三维立体模型转化为数字模型，经切片处理，通过单元叠加可制备出任意结构形状的器件。与传统的制造工艺不同，3D打印成型技术制备样件无需模具，能够实现样件快速精确的自动化制造过程，具有尺寸精度高、成型周期短、后处理简单、制造成本低、本质安全性高等一系列优势，可有效解决传统工艺中存在的诸多难题，特别是异型、异质、多层多材料等特殊推进剂样件的制备。

目前，国内外针对3D打印固体推进剂药柱的技术主要采用喷墨成型技术和熔融沉积成型技术。喷墨打印技术要求油墨粘度不能太高，因此配方中含能材料比重较小，该含能油墨的能量较低。此外，配方体系中含有的溶剂在打印过程中挥发，使得含能油墨在打印过程中会堵塞针孔。而熔融沉积成型技术虽然能够满足含能材料固含量的要求，但是不好的地方在于同其他的快速成型工艺相比较而言成型精度不高，更不能用于制备复杂结构的成型件。

光固化工艺(SLA)具有成形精度高、成型速度快的优势，制备的样件致密度好，尺寸精度高，然而，现有技术中还未研制出一种适用于立体光固化3D打印成型的固体推进剂浆料。

因此，研制一种用于立体光固化3D打印成型的固体推进剂浆料，以制备出尺寸精度高、致密度高、力学性能好的固体推进剂制品，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种光固化固体推进剂浆料及其制备方法及成型方法，以使光固化固体推进剂浆料适用于立体光固化3D打印成型，并可制备出尺寸精度高、致密度高、力学性能好的固体推进剂制品。

本发明一方面提供了一种光固化固体推进剂浆料，按质量比，包括：含能光敏树脂体系16-30％、氧化剂57-68％和金属燃烧剂13-18％，其中，含能光敏树脂体系包括含能光敏树脂预聚体60-80％、光敏树脂活性稀释剂10-30％、光引发剂1-6％和助剂1-5％。

优选，所述含能光敏树脂预聚体为含有含能官能团硝基或环氧功能基团的双官能度或多官能度丙烯酸酯化合物。

进一步优选，所述光敏树脂活性稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)或三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)。

进一步优选，所述光引发剂为苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、酰基膦氧化物或蒽醌衍生物。

进一步优选，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

进一步优选，所述助剂包括消泡剂和/或流平剂。

进一步优选，所述氧化剂为高氯酸铵，所述金属燃烧剂为铝粉。

进一步优选，所述高氯酸铵和铝粉的粒径均为5-50μm。