[发明专利]一种以聚酯-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂

说明书

提供了一种以聚酯‑丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂配方，明确了聚酯‑丁羟嵌段聚合物的结构，通过以聚酯‑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、力学性能及高固含量的情况下，与含能增塑剂保持较好的相容性，从而提高推进剂的能量性能。另外，使用聚酯‑丁羟嵌段聚合物为粘合剂，粘合剂熔融液的流动性将显著改善，可以填补推进剂中由于AP分解产生的空穴和裂纹，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

丁羟推进剂因其力学、工艺性能优良，成本适中等优点，而成为国内外固体火箭发动机中应用最广泛的推进剂品种。但由于HTPB粘合剂自身极性较小，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，因此丁羟推进剂也无法通过慢速烤燃试验，无法满足低易损性的要求。

为解决上述问题，可将聚酯与丁羟胶做成嵌段共聚物，通过嵌段聚合物分子量、聚酯段分子量的设计、控制和筛选，以保持推进剂良好的力学和工艺性能。同时合适分子量聚酯段的引入既可使嵌段聚合物仍与丁羟推进剂中常用的键合剂和增塑剂具有较好的匹配性，又可使其与部分极性较小的含能增塑剂相容，使部分含能增塑剂在嵌段丁羟推进剂中得到应用。由于含能增塑剂具有更高的密度和能量，因此其加入可以提高推进剂的能量性能。聚酯段的引入还可改善粘合剂熔融液的流动性，以填补AP低温分解产生的孔洞，这将有利于以聚酯-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。

国内柴春鹏等人报道了与一种的高分子量的ε-己内酯与丁羟嵌段共聚物的合成方法，并对化合物的结构进行了表征，同时还研究了共聚物的热稳定性，但未将其应用于固体推进剂中。由于聚酯-丁羟嵌段聚合物在常温下为蜡状固体，且聚合物的熔点随着分子量的增加而提高，熔点过高的聚合物将给推进剂的生产带来极大的不便，且分子量过高，会导致聚合物粘度高，会严重影响推进剂的工艺性能，因此聚合物的分子量需严格控制。

美国专利(US6783613 B1)Robert等人报道了一种将丁羟胶与聚酯段通过酯化反应获得的嵌段聚合物，并研究了该嵌段聚合物的胶片老化性能、胶片的降解性能及与含能增塑剂的相容性，但未开展嵌段聚合物在推进剂中的应用。

美国专利(US4853051)Bennett等人报道了一种聚酯段占比高、极性大的聚酯-丁羟嵌段聚合物。此类结构的嵌段聚合物仅适用于固含量低(70％～85％)，高增塑比(大于2:1)的NEPE类推进剂配方中。该结构的嵌段聚合物无法与丁羟体系中的增塑剂相容，与丁羟体系的键合剂也无法匹配，还会导致推进剂的力学性能差，不适用于现有的丁羟体系。

综上可以看出，国内外对聚酯-丁羟嵌段聚合物的研究报道均较少，国内的研究主要集中在嵌段聚合物的合成上，还未开展其在推进剂中的应用；而国外的研究主要集中在较高极性的嵌段聚合物上，适用于低固含量，高增塑比的高能推进剂，不适用于现有的丁羟体系，并且国内外都没有研究过嵌段聚合物的熔融特性，及其对推进剂慢烤性能可能产生的影响。

发明内容

本发明的目的是，提供一种以聚酯-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的高固含量固体推进剂，在保持丁羟推进剂良好力学和工艺性能的同时，适当提高丁羟粘合剂的极性，使其能与部分极性较低的含能增塑剂相容，以提高推进剂的能量性能，同时提高粘合剂的熔融液流动性，以改善丁羟推进剂的慢速烤燃性能。

本发明的技术方案是：一种以聚酯-丁羟嵌段聚合物为粘合剂的固体推进剂，它包括如下质量百分比含量的组份：粘合剂：7％～10.0％；固化剂：0.3％～1.4％；固化催化剂：0～0.05％；增塑剂：3.0％～8.0％；防老剂：0.1％～0.3％；其他组分：85％～89.6％；所述粘合剂为聚酯-丁羟嵌段聚合物。