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专利名称：一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311367086.7

专利申请（专利权）人：湖北航天化学技术研究所
权利人地址：湖北省襄阳市樊城区156信箱清河路58号

专利发明（设计）人：赵志坤,郭翔,唐根,姜夏珂岚,徐星星,李爽,高述虎,彭圆坤

专利摘要：本发明涉及固体推进剂技术领域，具体公开了一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用，固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂，结构式如下：#imgabs0#其中，x为60～100；y为5～10；z为5～10；n为1～3，m为1～3。同时具有氨基官能团和聚醚官能团，对AP和硝胺炸药表面性能均有改善作用，氨基官能团可参与异氰酸酯固化反应，能改善固体填料间的界面性能，加速粘合剂对填料的润湿速度，显著提高推进剂药浆流动性。

主权利要求：
1.一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂，其特征在于，结构式如下：其中，x为60～100；y为5～10；z为5～10；n为1～3，m为1～3。
2.一种如权利要求1所述工艺助剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将第一原料按照摩尔比依次加入到容器中，搅拌、升温至第一设定温度；
向其中加入引发剂，然后加入第二原料和阻聚剂，升温至第二设定温度，恒温反应，再降温至第一设定温度；
然后向其中加入第三原料，升温至第二设定温度，恒温反应，降温至室温，获得粗产物；
对粗产物进行后处理获得固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。
3.根据权利要求2所述的工艺助剂的制备方法，其特征在于，所述第一原料为：甲基氢硅氧烷、甲苯和氯铂酸?异丙醇溶液；
所述甲基氢硅氧烷、甲苯、氯铂酸?异丙醇溶液的摩尔比为20～6:1:1。
4.根据权利要求2所述的工艺助剂的制备方法，其特征在于，所述第二原料为混有甲苯的聚醚F?6，甲苯与聚醚F?6的摩尔比为1.5～1:1，第二原料与第一原料的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求2所述的工艺助剂的制备方法，其特征在于，所述第三原料为混有异丙醇的丙烯酰胺，异丙醇与丙烯酰胺的摩尔比为1.5～1:1：第三原料与第一原料的摩尔比为
1:1。
6.根据权利要求2所述的工艺助剂的制备方法，其特征在于，所述第一设定温度为85℃，第二设定温度为110℃；
所述对粗产物进行后处理包括：
对粗产物进行减压蒸馏，然后溶于正己烷，离心分离，除去沉淀，再用无水乙醇洗涤产物，离心分离，减压蒸馏，反复多次操作至得到透明胶状物，即为固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。
7.根据权利要求2所述的工艺助剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述阻聚剂为巯基乙醇，引发剂和阻聚剂用量分别为相对于第二原料质量分数的
0.2％。
8.一种如权利要求1所述工艺助剂在制备固体推进剂中的应用，其特征在于，固体推进剂中包括质量分数为0.02～5.0％的所述固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。
9.根据权利要求8所述工艺助剂在制备固体推进剂中的应用，其特征在于，还包括叠氮粘合剂、硝酸酯增塑剂、氧化剂、炸药、燃料、固化剂和功能助剂。
10.根据权利要求9所述工艺助剂在制备固体推进剂中的应用，其特征在于，各组分的质量分数分别为：叠氮粘合剂8％～12％，硝酸酯增塑剂8％～12％，氧化剂20％～40％，炸药20％～40％，燃料17％～20％，固化剂0.5％～1％，功能助剂1％～3％。 说明书 : 一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用技术领域[0001] 本发明涉及固体推进剂技术领域，具体涉及一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用。背景技术[0002] 随着对高固含量、高燃速固体推进剂应用需求的日益增加，以及各种功能化助剂在固体推进剂配方中的广泛使用，推进剂药浆的良好的工艺性能日益重要，适宜的可浇性、流平性和适用期是推进剂性能稳定的重要保障。选取合适的工艺助剂，降低药浆的黏度，减小屈服值，改善药浆的流动、流平性能，延长药浆的适用期，已成为推进剂配方研究人员的关注点之一。[0003] 工艺助剂是一种用于改善固体推进剂药浆工艺性能的功能助剂，一般从药浆加工过程中的物理、化学反应角度考虑，改善高能固体推进剂药浆的加工性能，可从稀释药浆、延迟固化反应、改善颗粒流动性能等方面入手。不同的改善工艺性能方法，对应不同的加工工艺助剂。鲜少有氨基聚醚同时改性的硅氧烷结构的工艺助剂在固体推进剂工艺性能调节中的应用研究。发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用。工艺助剂同时具有氨基官能团和聚醚官能团，对AP和硝胺炸药表面性能均有改善作用，氨基官能团可参与异氰酸酯固化反应，能改善固体填料间的界面性能，加速粘合剂对填料的润湿速度，显著提高推进剂药浆流动性，使用包含氨基聚醚改性硅氧烷工艺助剂的固体推进剂，具有良好的工艺性能，满足高装填、高界面可靠性、适应复杂环境和宽范围变化条件下具有稳健的性能以及长寿命。具有优异的工艺性能，能够满足浇注应用需求。[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂，结构式如下：[0006][0007] 其中，x为60～100；y为5～10；z为5～10；n为1～3，m为1～3。[0008] 一种制备所述工艺助剂的方法，包括如下步骤：[0009] 将第一原料按照摩尔比依次加入到容器中，搅拌、升温至第一设定温度；[0010] 向其中加入引发剂，然后加入第二原料和阻聚剂，升温至第二设定温度，恒温反应，再降温至第一设定温度；[0011] 然后向其中加入第三原料，升温至第二设定温度，恒温反应，降温至室温，获得粗产物；[0012] 对粗产物进行后处理获得固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。[0013] 优选的，所述第一原料为：甲基氢硅氧烷、甲苯和氯铂酸?异丙醇溶液；[0014] 所述甲基氢硅氧烷、甲苯、氯铂酸?异丙醇溶液的摩尔比为20～6:1::1。[0015] 优选的，所述第二原料为混有甲苯的聚醚F?6，甲苯与聚醚F?6的摩尔比为1.5～1:1，第二原料与第一原料的摩尔比为1:1。[0016] 优选的，所述第三原料为混有异丙醇的丙烯酰胺，异丙醇与丙烯酰胺的摩尔比为1.5～1:1：第三原料与第一原料的摩尔比为1:1。[0017] 优选的，所述第一设定温度为85℃，第二设定温度为110℃；[0018] 所述对粗产物进行后处理包括：[0019] 对粗产物进行减压蒸馏，然后溶于正己烷，离心分离，除去沉淀，，再用无水乙醇洗涤产物，离心分离，减压蒸馏，反复多次操作至得到透明胶状物，即为固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。[0020] 优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述阻聚剂为巯基乙醇，引发剂和阻聚剂用量分别为相对于第二原料质量分数的0.2％。[0021] 一种所述工艺助剂在制备固体推进剂中的应用，固体推进剂中包括质量分数为0.02～5.0％的所述固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。[0022] 优选的，还包括叠氮粘合剂、硝酸酯增塑剂、氧化剂、炸药、燃料、固化剂和功能助剂。[0023] 优选的，各组分的质量分数分别为：叠氮粘合剂8％～12％，硝酸酯增塑剂8％～12％，氧化剂20％～40％，炸药20％～40％，燃料17％～20％，固化剂0.5％～1％，功能助剂1％～3％。[0024] 上述技术方案的有益效果：[0025] 与现有技术相比，本发明提供的一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂、制备方法及应用。工艺助剂同时具有氨基官能团和聚醚官能团，对AP和硝胺炸药表面性能均有改善作用，氨基官能团可参与异氰酸酯固化反应，能改善固体填料间的界面性能，加速粘合剂对填料的润湿速度，显著提高推进剂药浆流动性，使用包含氨基聚醚改性硅氧烷工艺助剂的固体推进剂，具有良好的工艺性能，满足高装填、高界面可靠性、适应复杂环境和宽范围变化条件下具有稳健的性能以及长寿命。具有优异的工艺性能，能够满足浇注应用需求。具体实施方式[0026] 下面对本申请的实施方式作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0027] 说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。[0028] 应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。[0029] 优选的，一种固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂，结构式如下：[0030][0031] 其中，x为60～100；y为5～10；z为5～10；n为1～3，m为1～3。[0032] 优选的，一种制备固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂的方法，包括如下步骤：[0033] 将第一原料甲基氢硅氧烷、甲苯、氯铂酸?异丙醇溶液按照摩尔比为20～6:1:1依次加入到容器中，搅拌、升温至85℃；[0034] 向其中计入引发剂，然后加入阻聚剂和第二原料混有甲苯的聚醚F?6，(甲苯与聚醚F?6的摩尔比为1.5～1:1，第二原料与第一原料的摩尔比为1:1)，升温至110℃，恒温反应4h，再降温至85℃；[0035] 优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述阻聚剂为巯基乙醇，引发剂和阻聚剂用量分别为相对于第二原料质量分数的0.2％。[0036] 然后向其中加入第三原料混有异丙醇的的丙烯酰胺(异丙醇与丙烯酰胺的摩尔比为1.5～1:1，第三原料与第一原料的摩尔比为1:1)，升温至110℃，恒温反应10h，降温至室温，获得粗产物。[0037] 对粗产物进行后处理获得固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。[0038] 所述对粗产物进行后处理包括：[0039] 对粗产物进行减压蒸馏，然后溶于正己烷，离心分离，除去沉淀，，再用无水乙醇洗涤产物，离心分离，减压蒸馏，反复多次操作至得到透明胶状物，即为固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。[0040] 优选的，一种使用固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂的固体推进剂，包括质量分数为0.02～5.0％的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂。还包括叠氮粘合剂、硝酸酯增塑剂、氧化剂、炸药、燃料、固化剂和功能助剂，质量分数分别为：叠氮粘合剂8％～12％，硝酸酯增塑剂8％～12％，氧化剂20％～40％，炸药20％～40％，燃料17％～20％，固化剂0.5％～1％，功能助剂1％～3％。[0041] 优选的，包括下列组份及质量份数：[0042] 固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂：0.02～5％结构如下：[0043][0044] 采用的叠氮粘合剂是二官能度端羟基叠氮聚醚GAP，数均分子量为2000～10000，含量在8％～12％；[0045] 采用硝酸酯增塑剂，增塑剂可以是BuNENA和BTTN、TEGDN、TMETN以上一种的混合物等，用量为8％～12％；[0046] 氧化剂与炸药组合使用。氧化剂为高氯酸铵(AP)，粒度在3μ～360μ之间，含量为20％～40％；[0047] 炸药为高品质黑索金RDX、高品质奥克托金HMX、FOX?7等含量为20％～40％；[0048] 燃料为金属铝粉Al，粒度在1μ～100μ之间，含量为17％～20％；[0049] 固化剂为TDI、IPDI、N?100，可以单独使用，也可以组合使用，其含量0.5％～1％；[0050] 其它功能组分包括键合剂、固化催化剂、安定剂、燃烧性能调节剂等，其含量1％～3％。[0051] 实施例1[0052] 空白组1的配方如表1GAP推进剂配方1所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例1GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.2％。[0053] 表1GAP推进剂配方1[0054][0055] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表2，其中空白1为表1所示GAP推进剂配方1。[0056] 表2不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0057][0058] 实施例2[0059] 空白组2的配方如表3GAP推进剂配方2所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例2GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.3％。[0060] 表3GAP推进剂配方2[0061][0062] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表4，其中空白2为表3所示GAP推进剂配方2。[0063] 表4不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0064][0065] 实施例3[0066] 空白组3的配方如表5GAP推进剂配方3所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例3GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.3％。[0067] 表5GAP推进剂配方3[0068][0069] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表6，其中空白3为表5所示GAP推进剂配方3。[0070] 表6不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0071][0072] 实施例4[0073] 空白组4的配方如表7GAP推进剂配方4所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例4GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.4％。[0074] 表7GAP推进剂配方4[0075][0076][0077] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表8，其中空白4为表7所示GAP推进剂配方4。[0078] 表8不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0079][0080] 实施例5[0081] 空白组5的配方如表9GAP推进剂配方5所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例5GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.5％。[0082] 表9GAP推进剂配方5[0083][0084] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表10，其中空白5为表9所示GAP推进剂配方5。[0085] 表10不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0086][0087] 实施例6[0088] 空白组6的配方如表11GAP推进剂配方6所示，向其中加入本发明制备的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂得到实施例6GAP推进剂配方，其中，改性硅氧烷工艺助剂占固体推进剂总质量的0.5％。[0089] 表11GAP推进剂配方6[0090][0091] 固体推进剂配方药浆的工艺性能测试结果见表12，其中空白为表11所示GAP推进剂配方6。[0092] 表12不同工艺助剂的固体推进剂工艺性能参数表[0093][0094] 优选的，上述实施例1～6使用的固体推进剂用改性硅氧烷工艺助剂为：[0095] 具体的制备工艺均为将第一原料甲基氢硅氧烷、甲苯、氯铂酸?异丙醇溶液按照摩尔比为20:1:1依次加入到容器中，搅拌、升温至85℃；[0096] 向其中加入引发剂偶氮二异丁腈，然后加入阻聚剂为巯基乙醇和第二原料混有甲苯的聚醚F?6，(甲苯与聚醚F?6的摩尔比为1.5:1，第二原料与第一原料的摩尔比为1:1)，升温至110℃，恒温反应4h，再降温至85℃；引发剂和阻聚剂用量分别为第二原料质量分数的0.2％。[0097] 然后向其中加入第三原料混有异丙醇的的丙烯酰胺(异丙醇与丙烯酰胺的摩尔比为1.5:1，第三原料与第一原料的摩尔比为1:1)，升温至110℃，恒温反应10h，降温至室温，获得粗产物。[0098] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

专利地区：湖北

专利申请日期：2023-10-20

专利公开日期：2024-11-19

专利公告号：CN117417529B