[发明专利]一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法

说明书

本发明公开了一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法，向粘合剂、固体燃料、氧化剂为主要原料的丁羟粘合剂体系推进剂体系中引入少量光引发剂、热引发剂、固化催化剂，将混合后的物料输送到固定喷头处，控制打印平台运动以及喷头处物料挤出，对挤出的待固化物料同时进行加热和紫外光照射，以提高预固化的速度和效果，最后将打印成型样品在恒温箱中进行后固化。该方法的特点是直接向丁羟粘合剂体系引入少量的固化助剂，提高预固化速度和效果，缩短后固化时间，提高整体打印成型的速度。

技术领域

本发明涉及固体推进剂的成型加工方法，特别是一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法。

背景技术

丁羟复合固体推进剂具有能量水平适中、力学性能好、工艺性能优良、抗老化、价格低廉的特点得到了广泛应用。

传统机加浇筑装药工艺在制造复杂结构推进剂药柱存在局限性，且由于工序多、固化耗时长导致生产周期长，3D打印技术在含能材料领域的应用有助于实现复杂结构推进剂的制造。推进剂3D打印过程中实现固化的方法主要有热固化、光固化。热固化需要较长的固化时间延长了生产周期，中国专利文件CN109438149A公开了一种热固性复合推进剂制备方法，改变喷头和环境温度控制固化速度，但固化时间仍需120～168h，不能实现快速打印的目的；实现光固化主要通过引入光敏树脂部分替代原体系粘结剂。中国专利文件CN107283826A公开了一种基于紫外光固化的固体推进剂3D打印成型方法，引入2～20％的光敏树脂，紫外光跟随物料挤出头进行照射使物料及时固化成型。

发明内容

为克服现有技术的不足，提高丁羟固体推进剂3D打印过程中的固化速度，本发明提供了一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法，向丁羟固体推进剂配方中引入总质量不超过6％的引发剂和固化催化剂，能满足丁羟固体推进剂3D打印快速成型对固化速度、效果的要求。

本发明技术方案如下：

一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法，将粘合剂与固体燃料在加热条件下均匀混合，再均匀混入氧化剂、光引发剂、热引发剂、固化催化剂，经过真空脱泡，将料浆输送到固定喷头处进行连续挤出。控制挤出物料的堆砌成型，同时采用紫外光照射和加热的方式对挤出后的物料进行预固化，根据物料温度实时调整加热功率和紫外光强度确保安全性。打印完成后将样品置于水浴恒温箱中进行后固化，后固化完成后获得固体推进剂成品。

具体步骤如下：

步骤1、将粘合剂与固体燃料在加热条件下混合均匀，再均匀混入氧化剂、光引发剂、热引发剂、固化催化剂，然后经过真空脱泡得到固体推进剂料浆；

步骤2、将步骤1混合均匀后的料浆输送到挤出喷头处进行连续挤出，采用紫外光对喷头处物料进行点照射，利用油浴循环加热喷头实现物料的预加热；

步骤3、控制打印平台进行三维运动以及固定喷头处料浆挤出和堆砌，同时利用随打印平台同步运动的环形紫外光源对堆砌的物料进行面照射，利用油浴循环加热打印平台对堆砌的物料进行加热；利用热风对打印环境进行加热；每完成一层物料的堆砌和预固化后打印平台下降一个层厚，得到预固化的固体推进剂打印体；

步骤4、将步骤3打印得到的预固化的固体推进剂打印体，置于恒温烘箱中进行后固化，固化完成后获得固体推进剂成品。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：1)使用少量引发剂和催化剂替代大量引入光敏树脂，对丁羟固体推进剂配方和能量性能影响小；2)改进了紫外光照射方式，对喷口处和堆砌物料采用点照射和面照射两种处理方法；3)采用光和热双引发固化体系，加快体系固化反应固化，提高预固化的速度和程度，减少后固化所需时间；4)整个物料输送系统和喷头管路固定，保证进料的稳定可靠。

具体实施方式

一种丁羟固体推进剂光热复合固化快速3D打印成型方法，具体实施例如下：