[發明專利]一種降低丁羥推進劑固化溫度的方法及丁羥推進劑

有效

• 申請號: 201711419556.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108117467B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 龐愛民;李爽;賈方娜;胡期偉;劉學;毛羽;劉長寶;侯斌
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: C06B33/06
• 分類號: C06B33/06;C06D5/02;B01J31/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及一種降低丁羥推進劑固化溫度的方法及丁羥推進劑，通過在以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑中加入一定量的高效鉍類固化催化劑，并給出了高效鉍類固化催化劑的具體組份及優化用量，可將以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑的固化溫度由使用常用固化催化劑三苯基鉍TPB時的70℃降低至50℃，顯著降低固化降溫過程中的熱應力及固化成本；此外本發明提供以端羥基聚丁二烯HTPB為粘合劑、以TMXDI為固化劑、以高效鉍類物質為固化催化劑的丁羥推進劑，通過對丁羥推進劑中各組份及含量的優化設計，顯著降低以TMXDI為固化劑的推進劑的固化溫度，縮小了固化溫度與發動機工作溫度間的溫度差，從而降低推進劑在固化降溫過程中的熱應力，同時推進劑仍保持優異的力學性能和老化性能。

技術領域

本發明涉及一種降低丁羥推進劑固化溫度的方法及丁羥推進劑，具體的說涉及一種固體火箭發動機裝藥用以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑配方，涉及火箭推進劑技術領域。

背景技術

四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)是一種經美國食品及藥物管理局許可，可用于食品包裝材料的固化劑，對人體幾乎無危害，且其合成過程中不需使用混酸和劇毒化合物，是一種理想的綠色固化劑。其結構式如式 1所示。

TMXDI有間位(m-)和對位(p-)兩種異構體，p-TMXDI常溫下為白色晶體，熔點為72℃，m-TMXDI常溫下為無色液體，凝固點為-10℃。本發明中所用TMXDI均為m-TMXDI。

TMXDI的NCO基團在與苯環相連的亞甲基上，不與苯環共軛，因此其具有脂肪族和芳香族兩者的特點。并且，其亞甲基上的氫原子被甲基取代后，提高了耐紫外線老化性和水解穩定性，減弱了氫鍵的作用。這些結構上的特點使得以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑具有力學性能好、對水不敏感、適應期長、抗老化性能好等優點，具有很好的應用前景。但也正是由于 TMXDI的NCO基團不與苯環相連，且空間位阻較大，導致TMXDI的反應活性低，將其應用于丁羥推進劑中，存在推進劑的固化溫度較高的問題。而推進劑的固化溫度過高會導致推進劑藥柱在固化降溫過程中產生很大的熱應力，易導致藥柱中產生裂紋及界面脫粘現象，破壞推進劑的結構完整性，嚴重時可能出現安全事故。因此迫切需要降低以TMXDI為固化劑的推進劑的固化溫度，以縮小固化溫度與發動機工作溫度間的溫度差，從而降低推進劑在固化降溫過程中的熱應力。文獻中(US,4913753[P]；PCT/US98/20891) 報道的以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑都是以常用的三苯基鉍(TPB)為固化催化劑，由于TPB的催化活性偏低，在實際應用過程中，以TPB為固化催化劑以TMXDI為固化劑的丁羥推進劑的固化溫度為70℃，固化溫度偏高，推進劑固化降溫過程中產生的熱應力較大，且成本較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種降低丁羥推進劑固化溫度的方法，通過在丁羥推進劑中加入高效鉍類固化催化劑的方法，將丁羥推進劑的固化溫度從使用TPB時的70℃降低至50℃，且推進劑仍保持優異的力學性能和老化性能。

本發明的另外一個目的在于提供一種丁羥推進劑。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種降低丁羥推進劑固化溫度的方法，在采用TMXDI為固化劑的丁羥推進劑中加入鉍類固化催化劑，所述鉍類固化催化劑的結構式如下：

其中：R為NO₂或O(CH₂)_xCH₃，x為0～6。

在上述降低丁羥推進劑固化溫度的方法中，所述鉍類固化催化劑占丁羥推進劑的質量百分比含量為0.01％～0.1％。

在上述降低丁羥推進劑固化溫度的方法中，所述鉍類固化催化劑占丁羥推進劑的質量百分比含量為0.02％～0.06％。