專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸漬包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及推進(jìn)劑包覆材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物及制備方法。
背景技術(shù)：
包覆層是固體火箭推進(jìn)劑裝藥的重更組成 部分。它的基本作用是控制推進(jìn)劑裝藥的燃燒面積，同時(shí)又起著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的隔熱作用；它的性能決定著火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和使用壽命。隨著火箭技術(shù)的不斷提高，多種高分子材料被應(yīng)用于包覆。目前，研究與應(yīng)用的包覆材料主要有聚氨酯，不飽和聚酯、硅橡膠、三元乙丙橡膠等。德國(guó)專(zhuān)利報(bào)道聚己內(nèi)酯和聚四氫呋喃醚二醇為原料制備的聚氨酯，這類(lèi)聚氨酯具有較好的耐水解性能，在體系中加入可氣化的填料(如草酰胺)和酯類(lèi)增塑劑，可得到性能優(yōu)異的聚氨酯包覆層(Ger 3 517 892，1985)。不飽和聚酯材料具有強(qiáng)度高、透明，能在常溫環(huán)境下固化且固化過(guò)程中無(wú)副產(chǎn)物，與雙基、改性雙基推進(jìn)劑粘接可靠，包覆工藝簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在雙基推進(jìn)劑的包覆中得到了廣泛應(yīng)用。但是，不飽和聚酯固化物存在脆性大、與推進(jìn)劑線(xiàn)脹系數(shù)相差較大的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響與推進(jìn)劑之間的力學(xué)性能匹配，尤其是它的低溫延伸率較低，對(duì)裝藥的應(yīng)用范圍造成一定程度的限制。國(guó)內(nèi)外對(duì)硅橡膠包覆層進(jìn)行的研究包括對(duì)硅橡膠基礎(chǔ)膠的改性、配方選取、粘結(jié)性能等方面。但硅橡膠粘結(jié)性能不夠穩(wěn)定可靠，其應(yīng)用受到一定限制。三元乙丙橡膠以其低密度、耐燒蝕、耐老化等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，可以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)壁絕熱層的技術(shù)要求，但粘接性能差(宇航材料工藝，2005,1 :39-41)。包覆層可以是一層，也可以是多層，每層的作用不同。例如，有的裝藥在絕熱層與包覆層之間或包覆層與推進(jìn)劑之間有粘結(jié)層；在包覆層與推進(jìn)劑之間為防止增塑劑遷移而增設(shè)阻擋層；在包覆層上再加一層包覆層以消除內(nèi)應(yīng)力或機(jī)械損傷等。推進(jìn)劑和包覆層之間施加的具有不同功能的材料，統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)渡層。Daume提出一種由20份三苯甲烷4，4'，4"-三異氰酸酯、80份二氯甲烷、10 100份醋酸丁酯組成的過(guò)渡層，低分子三異氰酸酯和空氣中的水反應(yīng)生成高度集中的脲基，形成阻擋層(US 4 034 676，1977)。通常的包覆技術(shù)有浸潰包覆、澆鑄包覆、貼片包覆等。浸潰包覆是將藥柱置于包覆劑溶液中浸潰后晾干，以形成一定厚度包覆層的工藝。隨著雙基推進(jìn)劑、改性雙基推進(jìn)劑和復(fù)合推進(jìn)劑的發(fā)展，對(duì)包覆層提出了更高的要求，即選用的高分子材料必須滿(mǎn)足包覆層的性能，從而使固體推進(jìn)劑的性能得到不斷的完善和提高。本發(fā)明用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物具有良好的粘結(jié)性能、耐燒蝕性能、相容性、耐溶劑性能，低發(fā)煙量，不含鹵、磷等元素，燃燒分解產(chǎn)物無(wú)毒性，對(duì)人體和環(huán)境的危害及污染程度低
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，其具有良好的粘結(jié)性能、耐燒蝕性能、相容性、耐溶劑性能，低發(fā)煙量，不含鹵、磷等元素，燃燒分解產(chǎn)物無(wú)毒性，對(duì)人體和環(huán)境的危害及污染程度低。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的的技術(shù)解決方案為一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，由甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合而成，甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑的質(zhì)量百分比為(7(T90) (9. 5^25) (0. 5^5);其中甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物在甲苯溶液中的質(zhì)量濃度為50%，甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的組成為70wt% 甲基丙烯酸丁酯、20wt%KH570 和 10wt%KH571。所述的金屬有機(jī)酸鹽催化劑選自二丁基二月桂酸錫、二丁基二乙酸錫或異辛酸亞 錫中的一種。一種制備上述的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的方法，按質(zhì)量百分比為7(Γ90:9. 5^25:0. 5飛將甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合、攪拌，制備所述的組合物。本發(fā)明的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的進(jìn)步。(I)采用甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物作為基體材料，將耐燒蝕元素硅引入聚合物結(jié)構(gòu)，改變了聚合物裂解方式，形成本質(zhì)耐燒蝕材料，耐燒蝕效果好。(2)加入氫氧化鋁填料，通過(guò)含硅單體與氫氧化鋁表面羥基反應(yīng)進(jìn)行交聯(lián)，達(dá)到耐溶劑、相容性好的效果。(3)將ΚΗ570和ΚΗ571引入高分子鏈中，形成大分子偶聯(lián)劑，大分子中硅氧烷部分可以和推進(jìn)劑中的硝化纖維素等發(fā)生作用，甲基丙烯酸丁酯鏈節(jié)可以與極性低的材料形成分子間作用力，從而達(dá)到好的粘結(jié)強(qiáng)度。(4)組合物體系為脂肪族化合物體系，碳氧比值接近于1，發(fā)煙量少。(5)本材料無(wú)鹵、無(wú)磷，燃燒分解產(chǎn)物對(duì)人和環(huán)境影響小。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，由含量為50%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液、氫氧化鋁、金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合而成。本發(fā)明的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物制備方法如下，按質(zhì)量百分比為7(Γ90:9. 5 25:0. 5飛將50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合、攪拌，制備成用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。氫氧化鋁粒徑在I 20 μ m之間。下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的制備過(guò)程。本發(fā)明所述的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液的制備方法，具體步驟如下稱(chēng)取42g甲基丙烯酸丁酯、12gKH570、6gKH571、100g甲苯和I. 2g偶氮二異丁腈投入三口燒瓶中，加熱并攪拌，于8(T90°C下回流Ih左右至溶液變粘，再稱(chēng)取28g甲基丙烯酸丁酯、8 gKH570、4gKH571和O. 8g偶氮二異丁腈，混合后滴加到三口燒瓶中，控制滴加速度，約40min滴完，滴完后再回流I. 5h，聚合完成得共聚物的甲苯溶液，室溫下粘度在380 3000cps 之間。實(shí)施例I :
取含50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液80g，氫氧化鋁17g，催化劑二丁基二月桂酸錫3g，混合、攪拌15min，制備用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。將推進(jìn)劑藥柱表面用1#砂紙打磨，丙酮脫脂。用刷子蘸取用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物從一個(gè)方向往推進(jìn)劑藥柱上刷，刷過(guò)一遍后，晾5min，再刷第二遍，再晾5min，再刷第三遍，或?qū)⑺幹胗米魍七M(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物浸潰包覆。將藥柱放置室內(nèi)晾7天使過(guò)渡層或包覆層固化。性能見(jiàn)表I。實(shí)施例2 取含50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液85g，氫氧化鋁13g，催化劑二丁基二乙酸錫2g，混合、攪拌15min，制備用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。將推進(jìn)劑藥柱表面用1#砂紙打磨，丙酮脫脂。用刷子蘸取用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物從一個(gè)方向往藥柱上刷，刷過(guò)一遍后，晾5min，再刷第二遍，再晾5min，再刷第三遍，或?qū)⑼七M(jìn)劑浸入用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物浸潰包覆。將藥柱放置室內(nèi)晾7天使過(guò)渡層或包覆層固化。性能見(jiàn)表I。實(shí)施例3 取含50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液75g，氫氧化鋁23g，催化劑二丁基二月桂酸錫2g，混合、攪拌15min，制備用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。將推進(jìn)劑藥柱表面用1#砂紙打磨，丙酮脫脂。用刷子蘸取用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物從一個(gè)方向往藥柱上刷，刷過(guò)一遍后，晾5min，再刷第二遍，再晾5min，再刷第三遍，或?qū)⑼七M(jìn)劑浸入用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物浸潰包覆。將藥柱放置室內(nèi)晾7天使過(guò)渡層或包覆層固化。性能見(jiàn)表I。實(shí)施例4 取含50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液90g，氫氧化鋁9. 5g，催化劑異辛酸亞錫O. 5g，混合、攪拌15min，制備用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。將推進(jìn)劑藥柱表面用1#砂紙打磨，丙酮脫脂。用刷子蘸取用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物從一個(gè)方向往藥柱上刷，刷過(guò)一遍后，晾5min，再刷第二遍，再晾5min，再刷第三遍，或?qū)⑼七M(jìn)劑浸入用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物浸潰包覆。將藥柱放置室內(nèi)晾7天使過(guò)渡層或包覆層固化。性能見(jiàn)表I。實(shí)施例5 取含50wt%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的甲苯溶液70g，氫氧化鋁25g，催化劑異辛酸亞錫5g，混合、攪拌15min，制備用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物。將推進(jìn)劑藥柱表面用1#砂紙打磨，丙酮脫脂。用刷子蘸取用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物從一個(gè)方向往藥柱上刷，刷過(guò)一遍后，晾5min，再刷第二遍，再晾5min，再刷第三遍，或?qū)⑼七M(jìn)劑浸入用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物浸潰包覆。將藥柱放置室內(nèi)晾7天使過(guò)渡層或包覆層固化。性能見(jiàn)表I。表I有機(jī)硅樹(shù)脂組合物性能
權(quán)利要求
1.一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，其特征在于所述組合物由甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合而成；甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑的質(zhì)量百分比為(70、0) :(9.5 25) (0. 5^5);其中所述的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物在甲苯溶液中的質(zhì)量濃度為50%，所述的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的組成為70wt% 甲基丙烯酸丁酯、20wt%KH570 和 10wt%KH571。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，其特征在于所述的金屬有機(jī)酸鹽催化劑選自二丁基二月桂酸錫、二丁基二乙酸錫或異辛酸亞錫的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物，其特征在于所述的氫氧化鋁的粒徑在I 20 μ m之間。
4.一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的制備方法，其特征在于所述方法是按質(zhì)量百分比為7(Γ90:9. 5^25:0. 5飛將甲基丙烯酸丁酯_有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁和金屬有機(jī)酸鹽催化劑混合、攪拌，制備所述的組合物，其中所述的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物在甲苯溶液中的質(zhì)量濃度為50%，所述的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物的組成為70wt%甲基丙烯酸丁酯、20wt%KH570和10wt%KH571。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的制備方法，其特征在于所述的金屬有機(jī)酸鹽催化劑選自二丁基二月桂酸錫、二丁基二乙酸錫或異辛酸亞錫中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸潰包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物的制備方法，其特征在于所述的氫氧化鋁的粒徑在I 20 μ m之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用作推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸漬包覆層的有機(jī)硅樹(shù)脂組合物及制備方法。該有機(jī)硅樹(shù)脂組合物由含量為50%的甲基丙烯酸丁酯-有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液、氫氧化鋁、金屬有機(jī)酸鹽催化劑按70~90:9.5~25:0.5~5質(zhì)量百分比混合而成。同時(shí)，該發(fā)明也提供甲基丙烯酸丁酯與有機(jī)硅單體共聚物甲苯溶液制備方法。該有機(jī)硅樹(shù)脂組合物可以作為推進(jìn)劑包覆過(guò)渡層和浸漬包覆層，具有良好的粘結(jié)性能、耐燒蝕性能、相容性、耐溶劑性能，低發(fā)煙量，不含鹵、磷等元素，燃燒分解產(chǎn)物無(wú)毒性，對(duì)人體和環(huán)境的危害及污染程度低。
文檔編號(hào)C08L33/10GK102863723SQ20121036063
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者王新龍, 黃穎, 王通文 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)