[發明專利]基于丁羥膠的固體推進劑3D打印油墨及其制備方法

有效

• 申請號: 202010118382.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111410592B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 魯在君;茍拓展;邢宏宇;鄒斌
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C06B33/06
• 分類號: C06B33/06;C06B21/00;C08F279/02;C08F220/18;C08F222/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及基于丁羥膠的固體推進劑3D打印油墨及其制備方法，固體推進劑3D打印油墨可紫外光固化，包括：丁羥膠基光敏樹脂10％?60％、分散劑1％?5％、氧化劑25％?70％、金屬燃料10％?20％；丁羥膠基光敏樹脂包括原料丁羥膠丙烯酸酯大單體45％?80％、稀釋劑0％?35％、交聯劑10％?50％以及光引發劑1％?10％。以丁羥膠為原料，加入丙烯酰類化合物，在催化劑的作用下合成丁羥膠丙烯酸酯大單體。本發明還提供上述固體推進劑3D打印油墨的制備方法。將打印油墨放置于3D打印機料槽內，設置打印參數，啟動打印得到固體推進劑樣件。本發明丁羥膠基丙烯酸酯大單體的引入，使產品的玻璃化轉變溫度大大降低，斷裂伸長率也有明顯提高。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體提供了一種基于丁羥膠的固體推進劑3D打印油墨及其制備與DLP成型方法。

背景技術

對于固體推進劑，目前國內外大多使用傳統的澆鑄成型工藝，然而由于固體推進劑漿料固含量高、粘度大、體系流動性能差，在澆鑄過程中會出現產品均勻性差、存在缺陷等問題，需要人工進行后處理，操作復雜，尤其是安全性低。此外，澆鑄工藝無法實現如空心結構等復雜結構固體推進劑的成型。

3D打印技術，又被稱為增材制造技術，是一種在數字模型控制下，使材料層連續固化堆積，最終形成三維物體的“加法制造”過程。與傳統澆鑄成型技術相比，3D打印技術無需實體模具，能夠實現固體推進劑藥柱的精準制造，具有制造設計周期短、提高自動化制造過程、精密制造復雜結構、提高安全可靠性等一系列優勢。

將3D打印技術應用于固體推進劑的加工成型已經有了相關報道。美國專利文件US9822045B2公開了一種基于ABS熱塑性塑料、使用熔融擠出技術成型的固體推進劑；美國專利文件US10287218B2公開了一種基于丁羥膠、使用擠出技術成型的固體推進劑；中國專利文件CN107283826A公開了一種基于丙烯酸酯化合物、使用擠出技術成型的固體推進劑。中國專利文件CN107867961A公開了一種提高丁羥推進劑力學性能的方法及制備的丁羥推進劑。

但是在眾多3D打印成型方法中，擠出成型技術成型精度較低，不便于制備復雜構型的固體推進劑產品；此外，用于3D打印的固體推進劑油墨固含量較高，黏度一般來說比較大，使用擠出成型技術打印速度慢，且容易產生缺陷，制備效果并不理想。近年來發展的紫外光固化3D打印技術，具有成型精度高能夠制造復雜結構、安全可靠性高等優點。中國專利文件CN109503299A公布了一種基于小分子丙烯酸酯化合物、使用立體光固化技術成型的固體推進劑。但是，與目前軍方常用的丁羥膠基固體推進劑相比，該專利中使用的小分子丙烯酸酯化合物，在固體推進劑產品成型后耐低溫性能差、斷裂伸長率較低。

因此，研制一種基于丁羥膠的、采用紫外光固化成型技術的固體推進劑3D打印油墨，使其既能滿足精確制造復雜結構的要求，并且固體推進劑樣件又具有耐低溫性能、斷裂伸長率較高的優點，成為人們亟待解決的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術問題，本發明提供了一種基于丁羥膠的固體推進劑3D打印油墨，及其制備方法和紫外光固化成型方法，以使丁羥膠基固體推進劑油墨適用于數字光處理(DLP)3D打印技術，在常溫常壓下即可安全制備出尺寸精密度高、產品致密度高、耐低溫、斷裂伸長率高的固體推進劑樣品。

本發明的技術方案如下：

一種基于丁羥膠的固體推進劑3D打印油墨，按總質量的百分比含量計，包括原料：

丁羥膠基光敏樹脂10％-60％、分散劑1％-5％、氧化劑25％-70％、金屬燃料10％-20％；

所述的丁羥膠基光敏樹脂包括原料丁羥膠丙烯酸酯大單體45％-80％、稀釋劑0％-35％、交聯劑10％-50％以及光引發劑1％-10％。

根據本發明，優選的，所述的丁羥膠丙烯酸酯大單體按如下方法制備得到：