[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

说明书

本发明公开了一种可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂及其制备方法，所述推进剂由油相、水相两部分组成，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；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。本发明混合凝胶推进剂由水相以及油相凝胶混合制备得到，水相凝胶为推进剂的氧化剂、还原剂等组分，通过在油相凝胶中引入磁性粒子提供形变的动力，赋予推进剂可大幅度变形的能力，根据需求实现燃面形状的快速改变，从而快速改变发动机的性能。本发明混合凝胶推进剂的磁场响应速率≥10mm/s，拉伸率≥50%。

技术领域

本发明涉及一种凝胶推进剂及其制备方法，具体涉及一种通过磁致变形的油/水相混合凝胶火箭固体推进剂及其制备方法。

背景技术

凝胶推进剂是一种比液体推进剂更安全，比固体推进剂更能灵活控制推力的新型推进剂。其发展前景广阔，可用于反导弹武器和太空飞行器。在民用上，可用于石油开采。它的比冲远远高于固体推进剂，其它综合性能均好，预计将逐步取代部分液体推进剂和固体推进剂。

凝胶推进剂是以凝胶作为载体，将氧化剂和还原剂等负载于凝胶中，以形成具有一定结构和特定性能的推进剂。凝胶推进剂主要分为氧化剂、还原剂和凝胶载体三大部分。凝胶载体独特的柔韧性可以赋予推进剂可变形特征，同时作为燃料为推进剂提供可燃元素。目前已知凝胶推进剂大部分都是事先设计好的燃面形状，适应性较差。

CN110950728B公开了一种可变形固体推进剂及其制备方法，其利用形状记忆聚合物材料作为粘结剂虽然可以提供推进剂形貌的改变，但是其形变速率慢，无法大幅度改变推进剂的形状，同时形变程度往往需要预先设定，并且一经设定难以再进行自由调控。

发明内容

本发明为了克服单一凝胶推进剂适应性差、需要预先设定、响应速度慢、形变幅度小的问题，更好地适应飞行条件，提供了一种可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可磁致变形固体火箭混合凝胶推进剂，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；

所述有机溶剂为液态石蜡或甘油；

所述油相凝胶聚合物单体为丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、丙烯酸酯、苯乙烯中的一种或几种；

所述油相引发剂为过氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044）中的一种；

所述磁性粒子为四氧化三铁、铁、钴、镍、钕铁硼等含有磁性的颗粒一种或多种；

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、聚丙烯酰胺中的一种或几种；

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高岭土、纳米黏土、硅藻土、丙烯酰胺（AM）、亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）、丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；