一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法
文献发布时间：2023-06-19 19:33:46
本申请要求于2022年03月10日提交中国专利局、申请号为CN202210237067.1、发明名称为“一种苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及一种苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法，属于推进剂制备技术领域。
背景技术
端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂是当今最为常见的复合固体推进剂体系，具有较宽的燃速调节范围，较高的比冲，良好的力学性能，在HTPB推进剂配方中引入燃烧催化剂可以有效调节推进剂的燃烧性能，常见的燃速催化剂如Fe
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含苯基POSS化合物的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，其特征在于，以所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算，各组分及质量份数为：
粘合剂体系10～14份，所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂和固化剂；所述粘合剂为端羟基聚丁二烯(HTPB)；
铝粉5～20份；
苯基POSS 1份；
余量为高能氧化剂。
优选的，所述苯基POSS为八苯基硅倍半氧烷(OPS)、八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)、八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)或八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)。
优选的，所述增塑剂为癸二酸二辛酯(DOS)。
优选的，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)。
优选的，所述铝粉的粒径为1～15μm。
优选的，所述端羟基聚丁二烯的羟基含量为0.75mmol/g。
优选的，所述高能氧化剂包括高氯酸铵、黑索今和奥克托今中的一种或多种。
优选的，所述高氯酸铵包括粒径为100～150μm的高氯酸铵和5～10μm的高氯酸铵，所述粒径为100～150μm的高氯酸铵和5～10μm的高氯酸铵的质量比为4:1。
本发明还提供了上述技术方案所述的含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将增塑剂、粘合剂在50～60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、高能氧化剂、苯基POSS，并充分混合，得到混合物A；
(2)在所述混合物A中加入固化剂，并充分混合，得到混合物B；
(3)将所述混合物B进行真空浇铸，真空浇铸结束后进行固化，固化温度为50～60℃，固化时间为5～7天，固化结束后得到所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂。
本发明提供了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，以所述含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合固体推进剂的总质量为100份计算，各组分及质量份数为：粘合剂体系25～28.5份，所述粘合剂体系包括粘合剂、增塑剂、固化剂和固化催化剂；所述粘合剂为端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚或聚乙二醇；铝粉5～20份；苯基POSS 1份；余量为高能氧化剂。
有益效果：
(1)本发明的有益效果在于对端羟基聚丁二烯复合固体推进剂，通过添加功能型添加剂，同步提高力学性能，调节燃速，降低燃烧过程中的铝团聚，提出使用不同种类的苯基POSS材料加入到推进剂配方中，设计了一种含苯基POSS的端羟基聚丁二烯复合推进剂配方。
(2)本发明的有益效果在于，通过苯基POSS材料的有机-无机杂化骨架增强推进剂的拉伸性能，通过苯基POSS材料燃烧，原位生成纳米多孔碳质材料，促进推进剂铝的燃烧，降低推进剂燃烧中的铝团聚，减小氧化铝凝聚相产物粒度，提高铝的燃烧效率，显著提高HTPB复合固体推进剂的综合性能。
具体实施方式
实施例1
配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八苯基硅倍半氧烷(OPS)1克。
粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
增塑剂为癸二酸二辛酯；
固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
铝粉粒径为5μm。
氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和OPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含OPS的端羟基聚丁二烯复合推进剂。
得到的HTPB推进剂，拉伸强度为1.02±0.09MPa，断裂伸长率ε
实施例2
配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)1克。
粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
增塑剂为癸二酸二辛酯；
固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
铝粉粒径为5μm。
氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和ONPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含ONPS的端羟基聚丁二烯复合推进剂。
得到的HTPB推进剂，拉伸强度为1.08±0.11MPa，断裂伸长率ε
实施例3
配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS)1克。
粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
增塑剂为癸二酸二辛酯；
固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
铝粉粒径为5μm。
氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和ODNPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含ODNPS的端羟基聚丁二烯复合推进剂。
得到的HTPB推进剂，拉伸强度为1.12±0.08MPa，断裂伸长率ε
实施例4
配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂67克，八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)1克。
粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
增塑剂为癸二酸二辛酯；
固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
铝粉粒径为5μm。
氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂和OAPS，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到含OAPS的端羟基聚丁二烯复合推进剂。
得到的HTPB推进剂，拉伸强度为1.33±0.13MPa，断裂伸长率ε
对比例
配方组成：粘合剂7.84克，增塑剂5.6克，固化剂0.56克，铝粉18克，氧化剂68克。
粘合剂采用羟基含量为0.75mmol/g的端羟基聚丁二烯；
增塑剂为癸二酸二辛酯；
固化剂为甲苯二异氰酸酯(TDI)；
铝粉粒径为5μm。
氧化剂为高氯酸铵，粒径为100～150μm及5～10μm，质量比为4:1；
将增塑剂、粘合剂在60℃的温度下进行混合，然后加入铝粉、氧化剂，并充分混合后加入固化剂，再充分混合，将得到的混合物进行真空浇铸，浇铸结束后进行固化，固化温度为60℃，固化时间为7天，固化结束后得到端羟基聚丁二烯复合推进剂。
得到的HTPB推进剂，拉伸强度为0.81±0.12MPa，断裂伸长率ε
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。