[发明专利]一种可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂及其制备方法

权利要求书

1.一种可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂，其特征在于所述推进剂由油相、水相两部分组成，其中：

所述油相和水相的质量比为1：1~20；

所述油相包括有机溶剂、油相凝胶聚合物单体、油相交联剂、油相引发剂、磁性粒子，有机溶剂、油相凝胶聚合物单体、油相交联剂、油相引发剂与磁性粒子的质量比为30~80：1~50：0.0001~10：0.0001~10：1~80；

所述油相凝胶聚合物单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸酯、苯乙烯中的一种或几种，油相引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种，磁性粒子为四氧化三铁、铁、钴、镍、钕铁硼中一种或多种；

所述水相包括水、氧化剂、还原剂、燃速调节剂、降温剂、水相凝胶聚合物，水、氧化剂、还原剂、燃速调节剂、降温剂、水相凝胶聚合物的质量比为10~90：20~50：10~25、0~10、0~10：1~60；

所述水相凝胶聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚（N-异丙基丙烯酰胺）、聚多巴胺中的一种或几种，氧化剂为高氯酸铵、二硝酰氨铵、过氯酸铵、硝酸铵、奥克托金中一种或多种，还原剂为铝粉、镁粉、氢化铝中一种或多种。

2.根据权利要求1所述的可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂，其特征在于所述水相凝胶聚合物可替换为水相引发剂和水相凝胶聚合物单体，水、氧化剂、还原剂、燃速调节剂、降温剂、水相引发剂和水相凝胶聚合物单体的质量比为10~70：20~50：10~25、0~10、0~10：0.0001~10：1~60，所述水相凝胶聚合物单体为丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种，水相引发剂为2,2-偶氮二（2-甲基丙基咪）二盐酸盐。

3.根据权利要求1所述的可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂，其特征在于所述有机溶剂为液态石蜡或甘油。

4.根据权利要求1或2所述的可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂，其特征在于所述燃速调节剂为三氧化二铬、氧化铬、叔丁基二茂铁、卡硼烷中的一种或多种，降温剂为季戊四醇、硫酸铵中一种或多种。

5.一种权利要求1-4任一项所述可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

将水相和油相混合，先在100~20000 rpm的转速下分散5~20 min，然后在20~150℃加热1~5 h，得到可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂。

6.一种权利要求1-4任一项所述可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、水相凝胶的制备

（1）水凝胶前驱液配制：组装冷凝回流搅拌装置，将水相凝胶聚合物和水，或水相凝胶聚合物单体、水相引发剂和水加入到三口烧瓶中，加热至20~150℃，控制搅拌速度为100~20000 rpm，冷凝回流1~5 h至完全溶解，停止加热继续搅拌降至室温后取出备用；加入氧化剂、还原剂、燃速调节剂、降温剂，得到水凝胶前驱液；

（2）凝胶化：将水凝胶前驱液采用离心的方法除去气泡，控制转速为100~20000 rpm，时间为1~30 min，取出倒入模具中；采用冻融法凝胶，即将注满水凝胶前驱液的注射器放入-18℃的冰箱中冷冻12~30h，然后在10~50℃烘箱中解冻0.5~5h，此为一次循环，冻融循环1~5次后将水凝胶取出装袋备用；

步骤二、水凝胶的表面改性

水凝胶首先在丙酮中浸泡脱水1~30 min，取出晾干；然后组装通氮气的搅拌装置，按体积比丙烯酰氯：二氯甲烷=0.06：1取出两种药品，按体积比丙烯酰氯：二氯甲烷=1：7加入到恒压漏斗中混合均匀，将剩余二氯甲烷加入到四口烧瓶中，加入晾干的水凝胶，控制水凝胶与丙烯酰氯的体积比为1:0.8~1，采用冰水浴控制温度在0℃附近，通入氮气后均匀稳定磁力搅拌1~30 min；关闭氮气，封闭环境，打开恒压漏斗，将混合溶液以2 s/滴的速度滴加到四口烧瓶中，该过程保持匀速搅拌和0℃环境，每隔20 min加入0.1~5 ml三乙胺并通3~5min氮气；滴加完毕后，继续冰水浴30 min后，撤去冰水浴，在室温下继续搅拌反应1~20 h后停止反应，取出表面改性的水凝胶，采用超纯水清洗2~4次，浸入到1~10 %的Na₂CO₃溶液中搅拌清洗5~30 min，再用超纯水清洗10 min，反复该操作2~3次至清洗液pH为中性，取出用高纯氮气快速吹干，在氮气环境中装袋备用；

步骤三、磁响应有机凝胶前驱液的配制

首先将油相凝胶聚合物单体和有机溶剂混合，加入油相引发剂、油相交联剂，超声溶解混合均匀为溶液，取纳米磁性粒子加入到溶液中，超声混合均匀，得到磁响应有机凝胶前驱液；

步骤四、磁响应有机-水凝胶的结合

首先将改性水凝胶放入模具，然后吸取磁响应有机凝胶前驱液包覆住改性水凝胶，放入20~100℃烘箱中加热0.1~10 h，待凝胶完成后取出磁响应有机-水凝胶，装袋。