一種固體推進劑的壓強指數調節劑的製作方法

2023-05-21 04:47:26 5

本發明涉及一種固體推進劑的壓強指數調節劑，具體涉及一種適用於固體推進劑的金屬氧化物複合壓強指數調節劑。

背景技術：

硝酸酯增塑(nepe)聚醚推進劑，是當代高能固體推進劑的代表,既具備改性雙基推進劑能量高的優點又由於引入高分子預聚物為粘合劑而獲得良好的力學性能。peg/硝酸酯/硝胺體系高能固體推進劑則是nepe推進劑中當前實用的最高水平的固體推進劑，美國已用於「三叉戟」ⅱ、「侏儒」等多種型號飛彈，我國也已用於多種新一代戰略飛彈武器中，大幅度提升了戰略武器的性能水平。而隨著目前高能固體推進劑應用範圍逐步由戰略武器拓展向戰略戰術並重，其由於大量hmx和硝酸酯的引入使推進劑的燃速壓強指數明顯提高與戰術發動機較低的壓強指數要求的矛盾日益突出，而由於peg/硝酸酯/硝胺體系推進劑中硝酸酯含量較高，使得原在丁羥和雙基推進劑中效果明顯的二茂鐵類、銨鹽、鉛銅鹽也效果也不明顯，極大的限制了高能固體推進劑在戰術武器中的應用。

peg/硝酸酯/硝胺體系推進劑中由於高能量的需求，體系中使用了40.0％以上的hmx(或rdx)以及8.0％以上的硝酸酯，因此其燃燒性能主要取決於hmx及硝酸酯的熱分解過程。硝胺及硝酸酯熱分解凝聚相及其表面的主要產物是n2o、no、hcn和co2等，它們在燃面附近反應活性不高，因而不能反饋燃面足夠的熱量，在火焰結構中存在著較厚的暗區，因而在低壓時表現出較低的燃速，但隨著壓強的上升，暗區開始變薄，燃速急劇增加，致使推進劑表現為較高的壓強指數。

目前國內外針對降低高能推進劑的壓強指數的技術途徑主要採用的是調節氧化劑ap的粒度級配以及更換增塑劑的種類。調節氧化劑的ap的粒度可以在一定程度上降低推進劑的壓強指數，但同時卻會大幅度提高推進劑燃速；而更換增塑劑的種類在降低壓強指數的同時則會導致推進劑能量性能的大幅度降低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對peg/硝酸酯/硝胺體系高能推進劑壓強指數較高的問題，採用四氧化三鈷(co3o4)與氧化銅(cuo)複合金屬氧化物，可在保持推進劑燃速無明顯變化的情況下，有效降低推進劑壓強指數。

申請人發現，co類氧化物和cu類氧化物，通過一定比例復配，其復配效應可在推進劑硝胺及硝酸酯組分分解過程中起到催化反應的作用，促使產物中oh、h2o、co等高活性產物的含量大幅度增加，從而燃燒火焰暗區厚度減小並向燃面反饋足夠的熱量，促進硝胺及硝酸酯的低壓分解，從而達到降低壓強指數的目的。co類氧化物和cu類氧化物的復配使用，加入1％含量，可以在peg/硝酸酯/硝胺體系在推進劑燃速無明顯變化的情況下，使推進劑的3～12mpa下的壓強指數最高從0.71降低至0.53，有效的推進了peg/硝酸酯/硝胺體系高能推進劑在戰術飛彈武器中的應用，而目前國內外未見co3o4與cuo複合氧化物用於高能固體推進劑壓強指數調節的相關報導。

本發明的技術解決方案是：

一種固體推進劑的壓強指數調節劑，其由四氧化三鈷和氧化銅復配而成。

優選地，所述壓強指數調節劑中四氧化三鈷和氧化銅的質量比為1:1。

優選地，所述壓強指數調節劑在固體推進劑中的含量為0.5％～1.0％。

優選地，所述固體推進劑的配方體系為peg/硝酸酯/硝胺體系。

優選地，所述的peg/硝酸酯/硝胺體系中粘合劑體系為聚乙二醇(peg)。

優選地，所述的peg/硝酸酯/硝胺體系中增塑劑為硝化甘油(ng)、丁三醇三硝酸酯(bttn)、二縮三乙二醇二硝酸酯(tegdn)中的一種或兩種以上組合。

優選地，所述的peg/硝酸酯/硝胺體系中氧化劑包括高氯酸銨和含能氧化劑，所述的氧化劑佔體系質量的55％～65％，其中所述的含能氧化劑為黑索金和奧克託金的一種或兩種。優選地，所述的peg/硝酸酯/硝胺體系中燃料為鋁粉，含量佔體系質量的15％～20％。

優選地，所述的peg/硝酸酯/硝胺體系中固化劑為甲苯二異氰酸酯酯(tdi)、多官能度異氰酸酯(n-100)中的一種或兩種以上組合。

本發明的優點是：用量少，效果明顯，且對推進劑燃速無顯著影響。採用co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，加入量(佔推進劑總質量)0.5％，推進劑3～12mpa下壓強指數最高從0.71降低至0.64；加入量(佔推進劑總質量)1.0％，推進劑3～12mpa下壓強指數從0.71降低至0.53；並在降低推進劑壓強指數的同時，對推進劑燃速無顯著影響，而現有的降低推進劑壓強指數技術，在降低推進劑壓強指數的同時，一般會導致推進劑燃速的大幅度提升。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行說明，但決不局限於此。本領域技術人員在本發明技術方案基礎上所作出的修飾或替換均應包含在本發明的專利保護範圍之內。

實施例1

peg/ng/bttn/hmx推進劑空白配方，無co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表1。

表1peg/ng/bttn/hmx推進劑空白配方組成

不含co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑空白推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝12.82mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝3.2666p0.71，n＝0.71

實施例2

peg/ng/bttn/hmx推進劑空白配方中，加入0.5％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表2。

表2peg/ng/bttn/hmx推進劑配方組成

含0.5％co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑的推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝12.80mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝3.7322p0.64，n＝0.64

實施例3

peg/ng/bttn/hmx推進劑空白配方中，加入1.0％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表3。

表3peg/ng/bttn/hmx推進劑配方組成

含0.5％co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑的推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝12.81mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝4.6163p0.53，n＝0.53

實施例4

peg/ng/tegdn/hmx推進劑空白配方，無co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表4。

表4peg/ng/tegdn/hmx推進劑空白配方組成

不含co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑空白推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝10.86mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝2.9318p0.68，n＝0.68

實施例5

peg/ng/tegdn/hmx推進劑空白配方，加入0.5％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表5。

表5peg/ng/tegdn/hmx推進劑配方組成

加入0.5％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑空白推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝10.88mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝3.3610p0.61，n＝0.61

實施例6

peg/ng/tegdn/hmx推進劑空白配方，加入1.0％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑，推進劑組成見表6。

表6peg/ng/tegdn/hmx推進劑空白配方組成

加入1.0％的co3o4·cuo複合金屬氧化物壓強指數調節劑空白推進劑配方燃燒性能如下：

1)6.86mpa標準壓強下推進劑燃速：r6.86mpa＝10.90mm/s

2)3～12mpa壓強下推進劑燃速壓強指數符合r＝3.7075p0.56，n＝0.56。