[发明专利]一种以聚醚-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂

说明书

提供了一种以聚醚‑丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂配方，明确了聚醚‑丁羟嵌段聚合物的结构，通过以聚醚‑丁羟嵌段聚合物取代丁羟推进剂中的丁羟胶作为粘合剂，同时对推进剂中各组份及含量进行优化设计，可使推进剂在保持丁羟推进剂良好工艺性能和一定力学性能的情况下，与含能增塑剂保持较好的相容性，从而提高推进剂的理论比冲。另外，使用聚醚‑丁羟嵌段聚合物为粘合剂，粘合剂熔融液的流动性将显著增加，可以减少推进剂中的空穴和裂纹，有助于推进剂通过慢速烤燃试验，以满足推进剂低易损性能的要求。

技术领域

本发明总体地属于火箭推进剂技术领域，具体地涉及一种固体火箭发动机装药用的固体推进剂。

背景技术

丁羟推进剂因其综合性能优良、价格适中等特点，成为国内外固体火箭发动机中应用最广泛的推进剂品种，处于导弹武器的主流地位。但由于HTPB粘合剂自身是一种不含能的物质，且由于其极性较小，无法与硝酸酯等含能增塑剂相容，制约了其能量性能的进一步提高。另外，由于丁羟粘合剂其熔融液流动性较差，无法填补高氯酸铵低温分解时出现的孔洞，导致丁羟推进剂在慢速烤燃试验中会产生剧烈的爆轰响应，无法通过慢速烤燃试验，因此丁羟推进剂也无法满足低易损性的要求。

随着我国战术导弹武器的不断发展，为了进一步提高武器的远程打击能力，发动机对推进剂的能量性能要求进一步提高，现有的HTPB推进剂能量性能无法满足发动机技术指标要求，故硝酸酯增塑的聚醚(代号NEPE)推进剂在某些重点战略型号中得到应用，但NEPE高能推进剂的生产成本高、危险性较大，制约了其在战术武器型号中的大量应用。因此，国内外武器系统中仍以HTPB推进剂为主。

另外，由于NEPE推进剂的粘合剂为聚醚，聚醚粘合剂的熔融液具有较好的流动性，因此NEPE高能推进剂可以通过慢速烤燃试验，但由于NEPE推进剂中含有大量的炸药，在爆炸冲击波作用下容易发生爆轰，因此NEPE推进剂也无法满足低易损性的要求。

为了提高HTPB推进剂的能量性能，同时改善推进剂的低易损性能，可将聚醚与丁羟胶做成嵌段共聚物。聚醚段的引入不仅可以提高粘合剂的极性，以解决HTPB粘合剂与硝酸酯等含能增塑剂的相容性问题，使含能增塑剂在HTPB推进剂中得到应用，从而提高推进剂的能量性能；聚醚段的引入还可以改善粘合剂熔融液的流动性，这将有利于以聚醚-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的推进剂通过慢速烤燃试验，以满足推进剂低易损性能的要求。

美国专利(US6783613 B1)Gill等人报道了一种以端羟基聚丁二烯和端羧基聚醚为原材料，通过酯化反应合成的一类丁羟-聚醚嵌段类聚合物，其结构如式Ⅰ。

式Ⅰ中的R为聚醚段

该专利主要介绍了此类嵌段聚合物胶片的固化、老化、降解性能及与含能增塑剂的增塑性能，未涉及以丁羟-聚醚嵌段聚合物为粘合剂的推进剂的力学、工艺、能量等各项性能。

我国张春森通过两步法合成一种聚醚-丁羟嵌段聚合物，聚合物的结构如式Ⅱ所示。

式Ⅱ中的A为聚醚段

张春森合成该嵌段聚合物的目的是为了改善聚氨酯胶粘剂耐水性能，因此其在文中仅介绍了嵌段聚合物的热分解特性及胶片的力学性能，并未将其应用于固体推进剂中。

张万斌首次以HTPB为大分子引发剂，在路易斯酸的催化作用下，利用HTPB的活性端基引发四氢呋喃开环聚合，制备出聚四氢呋喃-聚丁二烯-聚四氢呋喃三嵌段共聚物。聚合物的结构如式Ⅲ所示。

张万斌在文中主要介绍了聚醚-丁羟嵌段聚合物的合成方法，并对化合物做了详细的表征，同时研究了嵌段聚合物的胶片力学性能和玻璃化转变温度，但未将其应用于固体推进剂中。

综上可以看出，国内外对于聚醚-嵌段聚合物的研究主要集中在合成方法上，均未将该嵌段聚合物应用于固体推进剂中。