[发明专利]一种热塑性复合固体推进剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性复合固体推进剂，按质量百分比包括具有键合功能的热塑性弹性体：5％～16％；增塑剂：5％～25％；金属燃料：5％～18％；氧化剂：50％～70％；功能助剂：0.4％～5％；该热塑性复合固体推进剂中采用键合官能团接枝或共聚的热塑性弹性体作为粘合剂，粘合剂基体与固体填料具有较强的相互作用，可增强界面效应，能减缓拉伸破坏过程中“脱湿”现象的发生；本发明还公开了上述一种热塑性复合固体推进剂的制备方法，该方法克服现有技术的不足，采用声共振混合方式来安全、高效地制备热塑性复合固体推进剂，满足固体发动机快速装药需求。

技术领域

本发明涉及复合固体推进剂技术领域，具体涉及一种热塑性复合固体推进剂及其制备方法。

背景技术

复合固体推进剂由固体填料如氧化剂、金属燃料、小组分功能助剂与高分子粘合剂构成；通过固体填料与高分子粘合剂均匀混合，粘合剂能够将复合固体推进剂的固体填料及其他组分如燃速催化剂、键合剂、防老剂等功能添加剂彼此粘结，同时赋予推进剂理想构型与结构完整性。

热固性复合固体推进剂的粘合剂基体网络结构一般通过高分子预聚物与固化剂之间的化学交联反应形成，如端羟基聚丁二烯与双官能度异氰酸酯缩合生成氨基甲酸酯，单取代的炔与有机叠氮化合物环加成得到1,2,3-三氮唑；通过共价键形成的化学交联网络具有诸多优点，如结构规整、悬吊链较少、固化参数可控；然而，受到热固性推进剂药浆“适用期”的限制，混合结束或加入固化剂的药浆需尽快浇注进入发动机燃烧室；固化交联反应的完成需在较长一段时间内对温度、湿度进行严格控制，对固化场所的相关设施要求严苛；由非可逆共价键构成的化学交联网络使热固性复合固体推进剂不能够二次加工成型，推进剂一旦出现质量问题或过期报废，只能作燃烧销毁处理，造成资源浪费与环境污染。

为克服以上不足，一类不含固化剂，避免推进剂药浆“适用期”限制，并且可重复利用的热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer，TPE)材料被应用于复合固体推进剂粘合剂；热塑性复合固体推进剂具有塑料般的重复加工成型特性以及环境稳定性，可以进行小规模的连续混合制备，不需要大量、集中地进行推进剂生产，对混合设备、场地等生产条件与环境依赖性较弱，并且能够实现无溶剂连续加工，因而作为绿色推进剂品种被广泛重视及研究。

热塑性复合固体推进剂通常以热塑性弹性体作为粘合剂，热塑性弹性体一般为线性嵌段聚合物，由线性软链段与线性硬链段共聚组成，其中，硬段间氢键构成的可逆物理结晶网络实现推进剂的固液转换；但是由于不使用反应型固化剂与键合剂，弹性体微相分离的本体结构特征决定了热塑性复合固体推进剂的力学性能，即热塑性粘合剂基体与固体填料间界面效应较弱，在拉伸破坏过程中推进剂极易发生“脱湿”现象；因此，亟需研发一种界面效应增强的热塑性复合固体推进剂，同时，寻求一种更加安全、高效的无浆混合方式制备热塑性复合固体推进剂。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一个目的是提供一种热塑性复合固体推进剂，热塑性复合固体推进剂中采用键合官能团接枝或共聚的热塑性弹性体作为粘合剂，粘合剂基体与固体填料具有较强的相互作用，可增强界面效应，能减缓拉伸破坏过程中“脱湿”现象的发生。

本发明的第二个目的是提供上述一种热塑性复合固体推进剂的制备方法，该方法克服现有技术的不足，采用声共振混合方式来安全、高效地制备热塑性复合固体推进剂，满足固体发动机快速装药需求。

本发明所采用的第一个技术方案是：一种热塑性复合固体推进剂，按质量百分比包括以下组分：

具有键合功能的热塑性弹性体：5％～16％；

增塑剂：5％～25％；

金属燃料：5％～18％；

氧化剂：50％～70％；

功能助剂：0.4％～5％。