[发明专利]一种用于推进剂浇铸包覆的无卤无磷聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及推进剂包覆材料技术领域，具体地讲是一种用于推进剂浇铸包覆的无卤无磷聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料及制备方法。

背景技术

包覆层是固体火箭推进剂装药的重更组成部分，它的基本作用是控制推进剂装药的燃烧面积，同时又起着对发动机壳体的隔热作用；它的性能决定着火箭发动机的工作状态和使用寿命。随着火箭技术的不断提高，多种高分子材料被应用于包覆。

目前研究的推进剂包覆材料主要有硅橡胶、聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树脂等。硅橡胶具有优异的热稳定性能，较好的耐高温性能，较低的玻璃化温度，较强的抗硝化甘油迁移能力，但硅橡胶在机械强度方面存在一定缺陷，粘结性能不够稳定可靠，因此其应用受到一定限制（赵凤起，鲍冠苓，王新华，翟振宏. 兵工学报，1999，20:83~86）。聚氨酯耐烧蚀性较差，即使在体系中加入大量无机耐烧蚀填料，烧蚀率仍较高。目前，聚氨酯弹性体多用于燃气发生器及内孔装药的包覆层中，国内在某些装药品种也采用了聚氨酯包覆层，但应用不广泛。环氧树脂具有粘结性高，收缩率低(收缩率小于2%)，耐热性好和化学惰性等优点，因此理论上可以作为推进剂的包覆材料。但环氧树脂脆性大、韧性不足、难以满足包覆层的需要，如何提高环氧树脂的韧性(延伸率)就成为环氧包覆材料发展的关键所在。不饱和聚酯材料具有强度高、透明，能在常温环境下固化且固化过程中无副产物，与双基、改性双基推进剂粘接可靠，包覆工艺简单且价格低廉等优点，在双基推进剂的包覆中得到了广泛应用。国外在响尾蛇地空导弹推进剂装药、空军导弹燃气发生器装药、霍特反坦克导弹续航发动机和迪兰达尔目标侵彻弹火箭发动机等装药中都采用不饱和聚酯材料作为包覆层。但是，作为一种热固性树脂，不饱和聚酯固化物存在脆性大、与推进剂线胀系数相差较大的缺点，严重影响与推进剂之间的力学性能匹配，尤其是它的低温延伸率较低，-40℃延伸率仅为2%左右，对装药的应用范围造成一定程度的限制（詹惠安，郑邯勇，赵文忠，王永昌.船舰防化，2009,3:1~5）。

随着双基推进剂、改性双基推进剂和复合推进剂的发展，要求包覆材料具有综合优异性能，但现有包覆材料综合性能都较差，而且大多含有磷或卤素化合物添加组分，会产生毒性，影响环境与操作人员健康。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于推进剂浇铸包覆的无卤无磷聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料，旨在克服现有技术的不足，其具有优良的力学强度，良好的耐烧蚀性能，低发烟量，不含卤、磷等元素，无毒性，对人体和环境的危害及污染程度低等优点。

本发明的另一个目的是提供一种上述包覆材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于推进剂浇铸包覆的无卤无磷聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料，由含聚甲基丙烯酸丁酯的甲基丙烯酸丁酯溶液、氢氧化铝、硅胶、碳酸钾、硫酸钾、碳酸钙、乙基纤维素、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基苯胺按质量百分比60~80∶9~16∶4~8∶0.5~1.5∶0.5~1.5∶2.5~6∶3~6∶0.4~0.8∶0.1~0.2混合后聚合反应形成，其中含聚甲基丙烯酸丁酯的甲基丙烯酸丁酯溶液中聚甲基丙烯酸丁酯的质量分数8%。

氢氧化铝、硅胶、碳酸钙粒径在1～20μm之间，其表面用硅烷偶联剂进行改性处理。

一种制备上述用于推进剂浇铸包覆的无卤无磷聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料的制备方法，是按质量百分比60~80∶9~16∶4~8∶0.5~1.5∶0.5~1.5∶2.5~6∶3~6∶0.4~0.8∶0.1~0.2将含聚甲基丙烯酸丁酯的甲基丙烯酸丁酯溶液、氢氧化铝、硅胶、碳酸钾、硫酸钾、碳酸钙、乙基纤维素、过氧化苯甲酰和N,N-二甲基苯胺充分混合，充满药柱与模具之间的间隙，在20-40℃温度下真空脱泡20-40分钟，水浴固化温度确定30-50℃，时间15-30小时，制得本发明的聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料。