一種丁羥固體推進劑藥柱缺陷修復材料及其應用技術的製作方法
2023-06-10 13:47:51
本發明涉及固體火箭發動機製造技術，特別涉及固體火箭發動機推進劑藥柱缺陷修復技術。
背景技術：
在固體火箭發動機製造技術領域，丁羥配方固體推進劑是目前國內外最常用推進劑。然而，在固體火箭發動機製造過程中，固體推進劑藥柱常常會出現一定範圍的物理缺陷。該缺陷的存在必將導致固體火箭發動機工作時的時間—壓力曲線的改變，當缺陷超出一定範圍值時，時間—壓力曲線超出設計容許範圍，將導致固體火箭發動機工作失敗。因此，當缺陷超過設計規定的一定範圍值時，要求進行修復。目前，針對丁羥配方固體推進劑藥柱物理缺陷，所採用的修復材料主要有不能燃燒材料和可以燃燒材料。採用不能燃燒材料修復藥柱缺陷，導致修復後藥柱起始燃燒表面較設計值減小，當缺陷微小時可採用。採用能燃燒材料修復藥柱缺陷，能夠有效改觀修復後藥柱起始燃燒表面較設計值減小不足。航天工藝1997年第五期第10頁介紹了複合固體推進劑整機修復技術，其中公開了用於修復已固化的丁羥固體推進劑缺陷的三個能夠燃燒的粘結劑配方，而該粘結劑配方需在高溫下才能固化。對於已固化的固體推進劑藥柱，二次高溫固化將會導致藥柱強度上升，延伸率下降。
技術實現要素：
本發明針對已固化丁羥固體推進劑藥柱物理缺陷，解決需要能夠常溫固化並可燃燒的修復材料的技術問題。在本發明中，採用與原推進劑固化粘合劑體系相同的端羥基聚丁二烯+甲苯二異氰酸酯交聯固化體系，有利於修復材料與已固化固體推進劑粘接交聯，保證粘接強度；端羥基聚丁二烯+甲苯二異氰酸酯交聯固化體系中，甲苯二異氰酸酯的異氰酸酯基和端羥基聚丁二烯的羥基發生化學反應，決定修復材料的力學性能；配方中採用需修復固化推進劑藥末可使修復材料可燃燒，同時也更有益於提高修復材料固化後的力學性能；配方中採用炭黑可有效調節修復材料的顏色，使藥柱修復表面與原推進劑表面顏色差距不大，美觀，同時也是可燃燒物質。
在修復材料配方中，實驗顯示，能夠固化的參數為甲苯二異氰酸酯的異氰酸酯基當量：端羥基聚丁二烯的羥基當量=0.85～1.25；最佳當量比為0.9～1.2；在冬春季節，當量比為0.9～1.0，較好；在夏秋季節，當量比為1.0～1.2，較好。
根據不同的修要修復的推進劑藥柱，修復材料重量配比範圍：端羥基聚丁二烯+甲苯二異氰酸酯，105～110份；丙三醇，0.45份；氧化鋅，60～160份；碳黑， 1.5～3.0份；2，4，6-三-（二甲氨基甲基）苯酚，0.5～1.0份；需修復固化推進劑藥末，40份。較為常用的重量配比範圍：端羥基聚丁二烯+甲苯二異氰酸酯，106～108份；丙三醇，0.45份；氧化鋅，80～120份；碳黑，1.5～3.0份；2，4，6-三-（二甲氨基甲基）苯酚，0.7～0.9份；需修復固化推進劑藥末，40份。
修復材料製作使用方法，包括如下步驟：
步驟一，用整形刀將需要修復推進劑藥柱的缺陷部位修整到目測無尖角、修復材料料漿易於填充的形狀；用白棉布蘸少量無水乙醇將缺陷部位清理乾淨，自然晾乾不少於30分鐘；
步驟二，將需要修復藥柱的已固化的推進劑藥塊挫成碎末，過24目篩，裝入準備好的容器中；
步驟三，將需要的炭黑，過40目篩，裝入準備好的容器中；
步驟四，將需要的甲苯二異氰酸酯在（17～38）℃條件下保溫48小時以上；
步驟五，將需要的氧化鋅用搪瓷盤盛放，放入溫度為（120±10）℃的烘箱內進行烘乾，烘乾時間不少於7小時，之後4小時內過80目篩，存放入乾燥器內，應在72小時內使用；
步驟六，按照修復材料配方計算的用量，確定端羥基聚丁二烯使用量和配料容器，將端羥基聚丁二烯稱入容器中；再將氧化鋅稱入容器中，氧化鋅加料用分次加入方式，用釺子將端羥基聚丁二烯和氧化鋅攪拌均勻；再將丙三醇加入容器中，用釺子攪拌均勻；再將2，4，6-三-（二甲氨基甲基）苯酚加入到容器中，用釺子攪拌均勻，形成料漿；
步驟七，在步驟六的容器中的料漿中，加入步驟二準備好的藥末，用釺子攪拌均勻；
步驟八，在步驟七的容器中的料漿中，加入步驟三準備好的炭黑，少量逐步加入，一邊加一邊用釺子攪拌均勻，同時目測料漿與需要修復的推進劑藥柱或藥塊顏色對比，當目測顏色一致時，停止加入炭黑，用釺子攪拌均勻；
步驟九，在步驟八的容器中的料漿中，加入步驟四準備好的按配方計算量的甲苯二異氰酸酯，用釺子攪拌均勻；
步驟十，用料鏟將步驟九配製好的修復料漿填充推進劑藥柱缺陷部位，將填入缺陷部位的料漿壓實；非整形面要求修復材料與藥柱型面平齊且光滑，整形面要求修復材料高出藥柱型面（1～5）毫米；
步驟十一，推進劑藥柱缺陷修復後，常溫固化24小時後，缺陷在非整形面的，用砂紙將缺陷部位的修復材料打磨平滑，用白棉布蘸少量無水乙醇將缺陷部位塗搽到與藥柱表面顏色目測接近；缺陷在整形面的用整形刀將缺陷部位高出藥柱型面的多餘修復材料修整到與藥柱型面平齊。