Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
NO144486B - HARDENABLE BINDING AGENT. - Google Patents
[go: Go Back, main page]

NO144486B - HARDENABLE BINDING AGENT. - Google Patents

HARDENABLE BINDING AGENT. Download PDF

Info

Publication number
NO144486B
NO144486B NO770011A NO770011A NO144486B NO 144486 B NO144486 B NO 144486B NO 770011 A NO770011 A NO 770011A NO 770011 A NO770011 A NO 770011A NO 144486 B NO144486 B NO 144486B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
binder
propellant
aziridine
mixture
polyester
Prior art date
Application number
NO770011A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO770011L (en
NO144486C (en
Inventor
Gonzague L Duchesne
Guy Perrault
Original Assignee
Ca Minister Nat Defence
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ca Minister Nat Defence filed Critical Ca Minister Nat Defence
Publication of NO770011L publication Critical patent/NO770011L/en
Priority to CA292,954A priority Critical patent/CA1086955A/en
Priority to US05/888,542 priority patent/US4427468A/en
Publication of NO144486B publication Critical patent/NO144486B/en
Publication of NO144486C publication Critical patent/NO144486C/en
Priority to US06/575,727 priority patent/US4517035A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/67Unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/69Polymers of conjugated dienes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/04Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive
    • C06B45/06Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component
    • C06B45/10Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising solid particles dispersed in solid solution or matrix not used for explosives where the matrix consists essentially of nitrated carbohydrates or a low molecular organic explosive the solid solution or matrix containing an organic component the organic component containing a resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • C08L75/14Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

Herdbart bindemiddel.Curable binder.

Description

Denne oppfinnelse vedrører et herdbart bindemiddel, omfattende tre bestanddeler, for anvendelse ved fremstilling av støpbare, sammensatte drivmidler. Den ene av bestanddelene er hydroksyl-avsluttet polybutadien (HTPB), den annen et diisocyanat-herdemiddel og den tredje et avbindingsmiddel. This invention relates to a hardenable binder, comprising three components, for use in the production of castable, composite propellants. One of the components is hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB), the second a diisocyanate curing agent and the third a debonding agent.

Støpbare drivmidler hvori det anvendes polybutadien-baserte bindemidler sammen med for eksempel ammoniumperkloratoksydant, er velkjente. De mekaniske og ballistiske egenskaper til slike sammensatte faste^ drivmidler er meget avhengig av kva-liteten til den adhesive binding mellom bindemidlet og oksydanten, så som omtalt i US-patentskrift nr. 3 745 074. Det er kjent systemer i industrien som har rimelig god adhesjon mellom brennstoff-bindemiddel og oksydant, men ved slike systemer er det andre ulemper. Castable propellants in which polybutadiene-based binders are used together with, for example, ammonium perchlorate oxidant, are well known. The mechanical and ballistic properties of such composite solid propellants are very dependent on the quality of the adhesive bond between the binder and the oxidant, as discussed in US Patent No. 3,745,074. There are known systems in the industry that have reasonably good adhesion between fuel-binder and oxidant, but with such systems there are other disadvantages.

Ved et slikt system benyttes karboksyl-avsluttede polybutadien- (CTPB) bindemidler herdet med et system som omfatter azi-ridiner eller epoksyder eller en blanding derav. Drivmidler som anvender slike bindemiddelsystemer, har stor forlengelse over et bredt temperaturområde og en relativt stor evne til å bære faste partikler, referert til som fast ladning. Adhesjonen mellom bindemiddel og oksydant er ganske god da det foretrukne aziridin-herdemiddel tris(2-metyl-aziridinyl-l)fosfinoksyd kjent som MAPO, polymeriseres rundt ammoniumperkloratoksydant-partiklene Such a system uses carboxyl-terminated polybutadiene (CTPB) binders cured with a system comprising aziridines or epoxides or a mixture thereof. Propellants using such binder systems have high elongation over a wide temperature range and a relatively large ability to carry solid particles, referred to as solid charge. Adhesion between binder and oxidant is quite good as the preferred aziridine curing agent tris(2-methyl-aziridinyl-1)phosphine oxide known as MAPO is polymerized around the ammonium perchlorate oxidant particles

for å danne et sterkt sjikt bundet til hoveddelen av bindemidlet ved kjemiske bindinger. Dette system har imidlertid de ulemper at det omfatter et komplisert herdesystem, drivmidlene har dår-lige aldringsegenskaper når de utsettes for høye temperaturer og egenskapene til polymer-bindemidlet varierer fra en sats til en annen. to form a strong layer bonded to the bulk of the binder by chemical bonds. However, this system has the disadvantages that it comprises a complicated curing system, the propellants have poor aging properties when exposed to high temperatures and the properties of the polymer binder vary from one batch to another.

Et annet system som ble utviklet ved et forsøk på å overvinne ulempene ved det ovennevnte system, er systemet med HTPB-baserte sammensatte drivmidler hvorved man benytter hydroksyl-avsluttede polybutadien-prepolymerer. Disse systemer blir herdet med diisocyanater. Ved disse drivmidler er det nødven- Another system that was developed in an attempt to overcome the disadvantages of the above system is the system of HTPB-based composite propellants using hydroxyl-terminated polybutadiene prepolymers. These systems are cured with diisocyanates. With these propellants, it is necessary

dig å anvende et avbindingsmiddel for å tilveiebringe god adhesjon mellom bindemidlet og oksydant-partiklene. Aziridin-polyestere er effektive avbindingsmidler for disse drivmidler, you to use a binding agent to provide good adhesion between the binding agent and the oxidant particles. Aziridine polyesters are effective binding agents for these propellants,

og en foretrukket aziridin-polyester er et reaksjonsprodukt mellom MAPO og disyrer. Imidlertid må dette foretrukne avbindingsmiddel syntetiseres på stedet i relativt små mengder and a preferred aziridine polyester is a reaction product between MAPO and diacids. However, this preferred binding agent must be synthesized on site in relatively small amounts

siden det har kortvarig holdbarhet ved romtemperatur og må since it has a short shelf life at room temperature and must

holdes ved lav temperatur for å forlenge dets brukbarhet, og det er nødvendig med en relativt høy konsentrasjon, ca. 2 til 3 % av aziridinpolyester i bindemidlet, for å tilveiebringe en virknings-full adhesjon mellom oksydanten og bindemidlet, spesielt når den faste ladning er høy. is kept at a low temperature to extend its useful life, and a relatively high concentration is required, approx. 2 to 3% of aziridine polyester in the binder, to provide an effective adhesion between the oxidant and the binder, especially when the fixed charge is high.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse The present invention is based on that discovery

at en kombinasjon av to avbindingsmidler, en aziridin-polyester og en amin-polyester, sammen med drivmidler av HTPB-typen tilveie-bringer riktig adhesjon for å opprettholde trykk-påkjenningsevnen til drivmidlet og muliggjøre en reduksjon med en faktor på 3 til 4 av den mengde med aziridin-polyester som er nødvendig, sammen-lignet med de kjente systemer. Drivmiddel-systerner som her omtalt har for eksempel forøkede mekaniske egenskaper, innbefattet forbedret forlengelse ved maksimal belastning og ved brudd ved sammenlignbare strekkfastheter og opprinnelige moduler, sammen-lignet med HTPB-drivmiddelsystemer hvor det bare benyttes aziridin-polyester-avbindingsmiddel. that a combination of two release agents, an aziridine polyester and an amine polyester, together with HTPB type propellants provide the proper adhesion to maintain the compressive stress capability of the propellant and enable a reduction by a factor of 3 to 4 of the amount of aziridine polyester that is necessary, compared to the known systems. Propellant cylinders discussed here have, for example, increased mechanical properties, including improved elongation at maximum load and at break at comparable tensile strengths and original modules, compared to HTPB propellant systems where only aziridine-polyester binder is used.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det således et herdbart bindemiddel for anvendelse ved dannelse av et støp-bart drivmiddel som omfatter: According to the invention, a hardenable binder is thus provided for use in the formation of a castable propellant which comprises:

(i) en hydroksyl-avsluttet butadienpolymer, (i) a hydroxyl-terminated butadiene polymer,

(ii) et diisocyanat-herdemiddel, og (ii) a diisocyanate curing agent, and

(iii) et avbindingsmiddelsystem bestående av en aziridin-polyester som er et reaksjonsprodukt av et aziridinyl-fosfinok-syd og minst én polykarboksylsyre, og en amin-polyester som er et reaksjonsprodukt av et alkanolamin og en mettet alifatisk polykarboksylsyre. Det kan dessuten innlemmes en antioksydant, så som fenyl-(3-naftylamin, sammen med isodecylpelargonat som mykner.. (iii) a binder system consisting of an aziridine polyester which is a reaction product of an aziridinyl phosphine oxide and at least one polycarboxylic acid, and an amine polyester which is a reaction product of an alkanolamine and a saturated aliphatic polycarboxylic acid. An antioxidant, such as phenyl-(3-naphthylamine), can also be incorporated together with isodecyl pelargonate which softens.

Ved fremstilling av et støpbart drivmiddel ved be-nyttelse av forannevnte bindemiddel, dispergeres én findelt perklorat-oksydant ved di- eller trimodale fordelinger, og andre eventuelle, ingredienser, så som et metall-additiv. Ved fremstilling av det sammensatte drivmiddel- oppnås god dispergering av ingrediensene, og ved bearbeidningen oppnås reproduserbare mekaniske.og ballistiske egenskaper. In the production of a castable propellant using the aforementioned binder, one finely divided perchlorate oxidant is dispersed in di- or trimodal distributions, and other possible ingredients, such as a metal additive. When producing the compound propellant, good dispersion of the ingredients is achieved, and reproducible mechanical and ballistic properties are achieved during processing.

De HTPB-prepolymerer som er egnet for anvendelse i bindemidler i henhold.til .foreliggende oppfin-neise, er for eksempel av den type som er beskrevet i kanadisk patentskrift nr. 891 562 og US-patentskrift nr. 3 792 003. De prepolymerer som er beskrevet der, er hydroksyl-telecheliske polybutadiener, spesielt hydroksyl-avsluttede polybutadiener som det er ønskelig er rike på cis-isomerer. De fås ved omsetning av en monoepoksyforbindelse og de tilsvarende karboksypolymerer. pro-duktet er en polymer som har hydroksylgrupper, innbefattet slike primære og sekundære grupper, festet nær enden av polymermoleky-let, og fortrinnsvis ved enden av molekylet. Monoepoksyforbindel-sen er en organisk forbindelse som inneholder en enkelt epoksy-gruppe, innbefattet monoepoksyharpikser. spesielt foretrekkes epoksyforbindelser med formelen: hvor hver av R og R1 er hydrogen, aryl eller en alkyl- fortrinnsvis lavere alkyl-gruppe, og mer spesielt 1,2-alkylenoksyder, så som propylenoksyd og 1,2-butylenoksyd, som danner sekundære hydroksylgrupper når de omsettes med en karboksyl-telechelisk polymer. De karboksylavsluttede polybutadiener er passende slike som fåes under varebetegnelsen "HC 434" fra Thiokol chemical Corpora-tion og under varebetegnelsen "HYCAR-CTB" fra B. F. Goodrich and Company. Et typisk hydroksyl-avsluttet polybutadien har således en molekylvekt på ca. 3800 og antas å ha følgende formel: The HTPB prepolymers which are suitable for use in binders according to the present invention are, for example, of the type described in Canadian Patent No. 891,562 and US Patent No. 3,792,003. The prepolymers which are described therein, are hydroxyl-telechelic polybutadienes, especially hydroxyl-terminated polybutadienes which are desirably rich in cis isomers. They are obtained by reacting a monoepoxy compound and the corresponding carboxy polymers. the product is a polymer having hydroxyl groups, including such primary and secondary groups, attached near the end of the polymer molecule, and preferably at the end of the molecule. The monoepoxy compound is an organic compound containing a single epoxy group, including monoepoxy resins. particularly preferred are epoxy compounds of the formula: where each of R and R1 is hydrogen, aryl or an alkyl-preferably lower alkyl group, and more particularly 1,2-alkylene oxides, such as propylene oxide and 1,2-butylene oxide, which form secondary hydroxyl groups when they are reacted with a carboxyl telechelic polymer. The carboxyl-terminated polybutadienes are conveniently those available under the trade name "HC 434" from Thiokol Chemical Corporation and under the trade name "HYCAR-CTB" from B.F. Goodrich and Company. A typical hydroxyl-terminated polybutadiene thus has a molecular weight of approx. 3800 and is assumed to have the following formula:

hvor x og y hver varierer mellom 1 og 67. where x and y each vary between 1 and 67.

En foretrukket HTPB-prepolymer er den som selges under varebetegnelsen "Poly bd R-45M" av Arco Chemicals Co. og som har følgende formel: A preferred HTPB prepolymer is that sold under the trade name "Poly bd R-45M" by Arco Chemicals Co. and which has the following formula:

hvor n = 44-60, og polybutadien-strukturen er 60% trans-1,4, where n = 44-60, and the polybutadiene structure is 60% trans-1,4,

20% cis-1,4 og 20% vinyl-1,2. 20% cis-1,4 and 20% vinyl-1,2.

En spesielt foretrukket HTPB-prepolymer er den som selges under varebetegnelsen "R-45HT" av Arco Chemicals, og denne har samme formel som "R-45M" idet forskjellen ligger i verdien av "n" som er 57-65 når det dreier seg om "R-45HT". A particularly preferred HTPB prepolymer is that sold under the trade name "R-45HT" by Arco Chemicals, and this has the same formula as "R-45M", the difference being the value of "n" which is 57-65 when it comes to about "R-45HT".

Prepolymeren blir anvendt som hoved-ingrediens i drivmiddel/bindemiddelsystemet, og passende i en mengde på ca. 50-85 vekt%, fortrinnsvis i en mengde på 60-65 vekt%, av bindemiddelblandingen. Det blir passende benyttet en antioksydant sammen med prepolymeren, og den kan f.eks. være fenyl-/?-naftylamin (PBNA), bisfenol "AO-2246" (American Cyanamid) eller forskjellige forbindelser som har den kjemiske gruppe p-fenylendiamin. The prepolymer is used as the main ingredient in the propellant/binder system, and suitably in an amount of approx. 50-85% by weight, preferably in an amount of 60-65% by weight, of the binder mixture. An antioxidant is suitably used together with the prepolymer, and it can e.g. be phenyl-/?-naphthylamine (PBNA), bisphenol "AO-2246" (American Cyanamid) or various compounds having the chemical group p-phenylenediamine.

Den foretrukne antioksydant for formålene med foreliggende oppfinnelse er fenyl-/3-naftylamin i en konsentrasjon, på ca. 1 vekt% av prepolymeren. The preferred antioxidant for the purposes of the present invention is phenyl-/3-naphthylamine in a concentration of approx. 1% by weight of the prepolymer.

Når "R-45HT" anvendes som HTPB-prepolymeren, kan det anvendes en antioksydant som består av en eller flere av de følgende substanser: When "R-45HT" is used as the HTPB prepolymer, an antioxidant consisting of one or more of the following substances can be used:

Det ble oppnådd en synergistisk effekt når det ble satt en kombinasjon av "DTBHQ" og "UOP-36" eller "FLEXZONE 7L" til drivstoff-blandingen i en mengde av 1% av prepolymeren. A synergistic effect was achieved when a combination of "DTBHQ" and "UOP-36" or "FLEXZONE 7L" was added to the fuel mixture in an amount of 1% of the prepolymer.

Diisocyanat-herdemidlet for anvendelse i bindemiddelblandingen i henhold til oppfinnelsen er for eksempel 2,4-tolylen-diisocyanat (TDI), 1,6-heksametylen-diisocyanat (HMDI) eller DDI som er en blanding av isomerer av diisocyanat inneholdende 36 karbonatomer fremstilt ved dimerisering av fettsyrer med 18 karbonatomer. Det foretrukne diisocyanat er DDI for formålene med foreliggende drivmiddel/bindemiddelsystemer. Forholdet iso-cyanat/hydroksyl (NCO/OH) blir justert for å gi best mulig mekaniske egenskaper til det resulterende drivmiddel, så som er-kjent ved tidligere systemer. For nærværende formål ligger en typisk NCO/OH-ekvivalens i området 0,75-0,95. The diisocyanate hardener for use in the binder mixture according to the invention is, for example, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate (HMDI) or DDI which is a mixture of isomers of diisocyanate containing 36 carbon atoms produced by dimerization of fatty acids with 18 carbon atoms. The preferred diisocyanate is DDI for the purposes of the present propellant/binder systems. The ratio iso-cyanate/hydroxyl (NCO/OH) is adjusted to give the best possible mechanical properties to the resulting propellant, as is known from previous systems. For present purposes, a typical NCO/OH equivalence is in the range of 0.75-0.95.

For å lette blandingen av bindemiddelblandingen med To facilitate the mixing of the binder mixture with

den faste oksydant ved fremstilling av de støpbare drivmidler som her er omtalt, innlemmes det passende en mykner i bindemiddelblandingen i en mengde av ca. 15 til 30 % basert på den totale vekt av bindemiddelblandingen. Forbindelser som er egnet til myknere er velkjent i polymerindustrien, og kan i nærværende blandinger for eksempel være dioktyladipat (DOA), dietylheksyl-azelat (DEHA) eller isodecylpélargpnat (IDP). Den foretrukne mykner er imidlertid IDP. the solid oxidant when producing the castable propellants discussed here, a plasticizer is appropriately incorporated into the binder mixture in an amount of approx. 15 to 30% based on the total weight of the binder mixture. Compounds which are suitable for plasticizers are well known in the polymer industry, and in the present mixtures can for example be dioctyl adipate (DOA), diethylhexyl azelate (DEHA) or isodecylpélargpnate (IDP). However, the preferred plasticizer is IDP.

De aziridinpolyester-materialer som anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse, blir fremstilt ved reaksjon av tris-(2-metyl-aziridinyl-l)-fosfinoksyd, som vanligvis er kjent som MAPO, med en rettkjedet disyre med den generelle.formel HOOC(CH2)xCOOH (x er 2-8) og med en annen substituert disyre med den generelle formel HOOCCH(R)(CI^)^CH(R^)COOH i hvilken R og R^ kan være like eller forskjellige og kan være H eller OH og y = 0-6, idet fosfinoksydet er omsatt i en mengde på 1 mol pr. karboksyloksivalent av syren. The aziridine polyester materials used in accordance with the present invention are prepared by the reaction of tris-(2-methyl-aziridinyl-1)-phosphine oxide, commonly known as MAPO, with a straight-chain diacid of the general formula HOOC(CH2 )xCOOH (x is 2-8) and with another substituted diacid of the general formula HOOCCH(R)(CI^)^CH(R^)COOH in which R and R^ may be the same or different and may be H or OH and y = 0-6, the phosphine oxide being reacted in an amount of 1 mol per carboxyl oxyvalent of the acid.

Mengden av aziridinpolyéster-avbindingsmidlet i binde-' midlet i henhold til foreliggende oppfinnelse er mellom '0,1 og 1 vekt% av den totale bindemiddelblanding. The amount of the aziridine polyester debinding agent in the binder according to the present invention is between 0.1 and 1% by weight of the total binder mixture.

Den annen komponent i avbindingsmiddelkombinasjonen som blir anvendt i bindemidlene i henhold til foreliggende oppfinnelse, er aminpolyestermaterialet, hvilket som angitt er et:; reaksjonsprodukt av N-metyldietanolamin og sebacinsyre, hVilkeh: er kjent som "polymer Nr-8". Egnede "N-8 Polymerer" har følgen-de -spesifikasjoner: ';-■<*>•;-■ The other component of the binder combination which is used in the binders according to the present invention is the amine polyester material, which as indicated is a:; reaction product of N-methyldiethanolamine and sebacic acid, hWhich: is known as "polymer Nr-8". Suitable "N-8 Polymers" have the following specifications: ';-■<*>•;-■

Mn (antallsmidlere molekylvekt): 1200-2000, foretrukket 1500-1800 Surhetsgrad : <0,02 ekv./100 g Ekvivalent OH : 1-1,5 m-ekv./g, foretrukket 1,1-1,3 Fuktighet : <0,15 vekt% Mn (number average molecular weight): 1200-2000, preferably 1500-1800 Acidity: <0.02 equiv./100 g Equivalent OH: 1-1.5 m-equiv./g, preferred 1.1-1.3 Moisture: <0.15% by weight

Dette bindemiddel blir anvendt i en mengde på ca. 0,1-0,5 vekt% av den totale bindemiddelblanding.. This binder is used in an amount of approx. 0.1-0.5% by weight of the total binder mixture.

For å danne det støpbare drivmiddel blir bindemidlet før herding blandet med findelt ammoniumperklorat som oksydant ved dimodal eller trimodal fordeling av fint pulver med gjennomsnittlig størrelse på 1-400 ym. En foretrukket partikkelstørrel-sefordeling av ammoniumperkloratet er 1,7/2,7/1,0 deler av stør-relser.på henholdsvis 400 ym, 200 ym og 17 ym. For anvendelse ved høy temperatur kan ammoniumperkloratet erstattes med kalium-perklorat. Det blir passende innlemmet et anti-sammenklebings-middel, f.eks. trikalsiumfosfat, i en mengde på ca. 1 vekt% av 17 ym perkloratet. Det kan om ønskes innlemmes.et metallisk additiv i drivmiddelblandingen i en konsentrasjon på 0-20 vekt% av det totale drivmiddel. Dette additiv kan være.findelt alumi-nium- eller magnesiumpulver, fortrinnsvis med en gjennomsnittlig partikkeldiameter på 5-50 ym. Det annet fast-materiale som passende kan innlemmes i den samlede blanding, er et additiv eller en katalysator for forbrenningshastighet, og dette kan f.eks. være jernoksyd, kobberkromitt eller en organometallisk forbindelse. Som foretrukket additiv eller katalysator for nærværende formål anvendes ferrioksyd i en mengde på 0,1-1 vekt% av drivmiddelblandingen. To form the castable propellant, the binder is mixed before curing with finely divided ammonium perchlorate as an oxidant by dimodal or trimodal distribution of fine powder with an average size of 1-400 ym. A preferred particle size distribution of the ammonium perchlorate is 1.7/2.7/1.0 parts of sizes of 400 um, 200 um and 17 um respectively. For use at high temperature, the ammonium perchlorate can be replaced with potassium perchlorate. An anti-caking agent is suitably incorporated, e.g. tricalcium phosphate, in an amount of approx. 1% by weight of the 17 ym perchlorate. If desired, a metallic additive can be incorporated into the propellant mixture in a concentration of 0-20% by weight of the total propellant. This additive can be finely divided aluminum or magnesium powder, preferably with an average particle diameter of 5-50 µm. The other solid material which can suitably be incorporated into the overall mixture is an additive or a catalyst for burning rate, and this can e.g. be iron oxide, copper chromite or an organometallic compound. As a preferred additive or catalyst for the present purpose, ferric oxide is used in an amount of 0.1-1% by weight of the propellant mixture.

I sammensatte drivmiddelblandinger er det selvsagt ønskelig å oppnå så høy fast ladning som mulig, og med drivmiddel blan-dingene som her er omtalt kan det totale faststoffinnhold varie-re mellom 8 5 og 90 vekt% av den totale blanding, og av dette vil selvsagt ammoniumperkloratet utgjøre hoveddelen og den kan være mellom 68 og 88 vekt% av den totale drivs middelblanding. De andre faste komponenter blir justert i samsvar med dette. Således vil det polymere bindemiddel utgjøre ca. 10-15 vekt% av den totale drivmiddelblanding. In composite propellant mixtures, it is of course desirable to achieve as high a solid charge as possible, and with the propellant mixtures discussed here, the total solids content can vary between 85 and 90% by weight of the total mixture, and of this, of course, the ammonium perchlorate constitutes the main part and it can be between 68 and 88% by weight of the total driving medium mixture. The other fixed components are adjusted accordingly. Thus, the polymeric binder will amount to approx. 10-15% by weight of the total propellant mixture.

For å oppnå god dispergering av allé ingrediensene ved fremstilling av drivmiddelblandingen og også reproduserbare egenskaper fra en sats til en annen, går den foretrukne prosess ut på at det til en blander først settes de flytende ingredienser som er prepolymeren, mykneren og de to avbindingsmidlene. Alu-miniumet eller annet metallpuiver, når dette anvendes, og ferri-oksydforbrenningshastighetsadditivet blir så tilsatt og innholdet blir blandet i 15 minutter ved atmosfæretrykk. Så blir tilnærmet tre fjerdedeler av den totale mengde med ammoniumperklorat tilsatt til blandingen og man fortsetter å blande i ytterligere 10 minutter. Det blir påsatt vakuum og innholdet i blanderen blir oppvarmet til 60°C i ca. 60 minutter. Vakuumet blir så opphevet og den gjenværende mengde ammoniumperklorat blir tilsatt og blandingen blir fortsatt i ytterligere 5 minutter ved atmosfæretrykk. Diisocyanat-herdemidlet blir så satt til andre ingredienser i blandingen og man fortsetter å blande i 5 minutter ved atmosfæretrykk. Deretter blir vakuum igjen på-ført og blandingen blir fortsatt i 45 minutter ved en temperatur på 60°C. Drivmidlet blir så støpt i former under vakuum. In order to achieve good dispersion of all the ingredients in the preparation of the propellant mixture and also reproducible properties from one batch to another, the preferred process is that the liquid ingredients which are the prepolymer, the plasticizer and the two binding agents are first added to a mixer. The aluminum or other metal powder, when used, and the ferric oxide burn rate additive are then added and the contents mixed for 15 minutes at atmospheric pressure. Then approximately three-quarters of the total amount of ammonium perchlorate is added to the mixture and mixing is continued for a further 10 minutes. A vacuum is applied and the contents of the mixer are heated to 60°C for approx. 60 minutes. The vacuum is then released and the remaining amount of ammonium perchlorate is added and the mixture is continued for a further 5 minutes at atmospheric pressure. The diisocyanate hardener is then added to other ingredients in the mixture and mixing is continued for 5 minutes at atmospheric pressure. Vacuum is then applied again and the mixture is continued for 45 minutes at a temperature of 60°C. The propellant is then cast into molds under vacuum.

Det følgende eksempel illustrerer anvendelse av bindemidlet i henhold til foreliggende oppfinnelse ved fremstilling av sammensatte faste drivmidler. Dette eksempel er ment å illustrere foreliggende oppfinnelse. Hver av drivmiddelblandingene angitt i eksemplet ble fremstilt i henhold til metoden beskrevet i det foregående avsnitt. The following example illustrates the use of the binder according to the present invention in the production of compound solid propellants. This example is intended to illustrate the present invention. Each of the propellant mixtures given in the example was prepared according to the method described in the previous section.

De mekaniske egenskaper som ble testet for drivmiddelblandingene, var strekkfasthet (er m) , forlengelse ved maksimal belastning (em)/ forlengelse ved brudd (ey) og opprinnelig modul (E). Disse tester ble utført i et Instron-apparat med en kryss-hodehastighet på 50,8 mm/min. svarende til en deformasjonshas-tighet på 0,741 min.<-1> for ICRPG "manual" prøvestykke. The mechanical properties tested for the propellant mixtures were tensile strength (er m), elongation at maximum load (em)/ elongation at break (ey) and initial modulus (E). These tests were performed in an Instron apparatus with a cross-head speed of 50.8 mm/min. corresponding to a deformation rate of 0.741 min.<-1> for the ICRPG "manual" test piece.

EKSEMPEL EXAMPLE

Det ble fremstilt drivmiddelblandinger med følgende mengder av ingredienser uttrykt i vekt%: Propellant mixtures were produced with the following amounts of ingredients expressed in weight%:

For å teste ble det anvendt tre bindemiddélhJ/andinger i den ovennevnte drivmiddelblanding. Den anvendte prepolymer var i hvert bindemiddel "R4 5-M"-typen av HTPB-bindemiddel solgt av Arco Chemical Co. og tidligere beskrevet her. Det ble innlemmet fenyl-p-naftylamin som antioksydant, isodecylpelargonat som mykner og DDI diisocyanat som herdemiddel. I én bindemiddelblanding benyttet man ikke de to avbindingsmidler som her er omtalt, men bare aziridin-polyesteren, for sammenligningsformål. I de andre to blandinger ble begge avbindingsmidlene innlemmet. For testing, three binder components were used in the above-mentioned propellant mixture. The prepolymer used in each binder was the "R4 5-M" type of HTPB binder sold by Arco Chemical Co. and previously described here. Phenyl-p-naphthylamine was incorporated as antioxidant, isodecyl pelargonate as plasticizer and DDI diisocyanate as curing agent. In one binder mixture, the two binders mentioned here were not used, but only the aziridine polyester, for comparison purposes. In the other two mixtures, both debinding agents were incorporated.

Bindemiddelblandingene var som angitt i det følgende: The binder mixtures were as follows:

Aziridin-polyesteren i dette eksempel ble fremstilt The aziridine polyester of this example was prepared

ved å omsette 0,15 mol d-vinsyre og 0,3 mol adipinsyre med 1 mol MAPO (aziridin) ved fremgangsmåten som tidligere er beskrevet her. Amin-polyesteren (N-8) i dette eksempel hadde de følgende egenskaper: by reacting 0.15 mol d-tartaric acid and 0.3 mol adipic acid with 1 mol MAPO (aziridine) by the method previously described here. The amine polyester (N-8) in this example had the following properties:

De oppnådde egenskaper for bearbeidning og mekaniske egenskaper for drivmiddelblandingene ved anvendelse av forannevnte bindemidler, var: Mekaniske egenskaper (opprinnelig) The achieved properties for processing and mechanical properties for the propellant mixtures using the aforementioned binders were: Mechanical properties (originally)

Mekaniske egenskaper (56 dager ved 60°C) Mechanical properties (56 days at 60°C)

Det vil sees av de ovenstående resultater at bear-beidningsegenskapene, dvs. viskositeten ved avsluttet blanding og brukstid, for drivmidlene (II og III) var i alt vesentlig de samme som for sammenligningsdrivmidlet. Men mengden av benyttet aziridin-polyester var i henhold til oppfinnelsen betrak-telig mindre enn den mengde som var nødvendig for sammenlignings-blandingen. Drivmidlene fremviste også forbedrede forlengelser ved maksimal belastning og ved brudd,mens strekkfasthet og opprinnelig modul var sammenlignbare med verdiene for sammenlignings-blandingen. It will be seen from the above results that the processing properties, i.e. the viscosity at the end of mixing and the time of use, for the propellants (II and III) were essentially the same as for the comparison propellant. However, according to the invention, the amount of aziridine polyester used was considerably less than the amount required for the comparison mixture. The propellants also exhibited improved elongations at maximum load and at break, while tensile strength and initial modulus were comparable to the values for the comparison mixture.

Claims (2)

1. Herdbart bindemiddel for anvendelse ved fremstilling av et støpbart, sammensatt drivmiddel, omfattende følgende bestanddeler :1. Hardenable binder for use in the production of a castable, compound propellant, comprising the following components: (i) en hydroksyl-avsluttet butadien-polymer, (ii) et diisocyanat-herdemiddel og (iii) et avbindingsmiddel, karakterisert ved at avbindingsmidlet består av 0,1-1 vekt% regnet på det totale bindemiddel av en aziridin-polyester som er reaksjonsproduktet av tris-(2-metyl-aziridinyl-1)-fosfinoksyd og en disyre valgt fra gruppen som omfatter en rettkjedet disyre med den generelle formel HOOC (C^) xCOOH, hvor x er 2-8, og en substituert disyre med den generelle formel HOOCCH(R)(CH2)yCH(R1)C00H, i hvilken R og R± kan være like eller forskjellige og kan være H eller OH, og y = 0 - 6, idet fosfinoksydet er omsatt i en mengde på 1 mol pr. karboksyl-ekvivalent av syren^og 0,1-0,5 vekt% regnet på det totale bindemiddel av en aminpolyester som er reaksjonsproduktet av N-metyldietanolamin og sebacinsyre. (i) a hydroxyl-terminated butadiene polymer, (ii) a diisocyanate curing agent and (iii) a debinding agent, characterized in that the debinding agent consists of 0.1-1% by weight calculated on the total binding agent of an aziridine polyester which is the reaction product of tris-(2-methyl-aziridinyl-1)-phosphine oxide and a diacid selected from the group comprising a straight-chain diacid of the general formula HOOC (C^)xCOOH, where x is 2-8, and a substituted diacid having the general formula HOOCCH(R)(CH2)yCH(R1)C00H, in which R and R± can be the same or different and can be H or OH, and y = 0 - 6, the phosphine oxide being reacted in an amount of 1 mol per carboxyl equivalent of the acid^ and 0.1-0.5% by weight calculated on the total binder of an amine polyester which is the reaction product of N-methyldiethanolamine and sebacic acid. 2. Bindemiddel i henhold til krav 1, karakterisert ved at disyrene er d-vinsyre og adipinsyre i de respektive mengder 0,15 og 0,3 mol pr. mol aziridin.2. Binder according to claim 1, characterized in that the diacids are d-tartaric acid and adipic acid in the respective amounts of 0.15 and 0.3 mol per moles of aziridine.
NO770011A 1976-01-16 1977-01-04 HARDENABLE BINDING AGENT. NO144486C (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA292,954A CA1086955A (en) 1977-01-04 1977-12-13 Polyester bonding agents for htpb propellants
US05/888,542 US4427468A (en) 1976-01-16 1978-03-21 Curable propellant binding systems with bonding agent combination
US06/575,727 US4517035A (en) 1976-01-16 1984-02-03 Method of making a castable propellant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA243,659A CA1056984A (en) 1976-01-16 1976-01-16 Curable binding systems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO770011L NO770011L (en) 1977-07-19
NO144486B true NO144486B (en) 1981-06-01
NO144486C NO144486C (en) 1981-09-09

Family

ID=4104991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO770011A NO144486C (en) 1976-01-16 1977-01-04 HARDENABLE BINDING AGENT.

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JPS5941957B2 (en)
BE (1) BE850420A (en)
CA (1) CA1056984A (en)
DE (1) DE2701494C2 (en)
DK (1) DK154948C (en)
FR (1) FR2352030A1 (en)
GB (1) GB1513706A (en)
IT (1) IT1076219B (en)
NL (1) NL180428C (en)
NO (1) NO144486C (en)
SE (2) SE437271B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE439629B (en) * 1977-01-06 1985-06-24 Thiokol Corp ROCKET ENGINE WITH HOLIDAY ASSOCIATED SOLID POWER PROCEDURE AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A ROCKET ENGINE WITH ASSOCIATED SOLID PROGRAM MENT
GB1604197A (en) * 1977-12-13 1981-12-02 Ca Minister Nat Defence Polyester bonding agents for htpb propellants
NO831850L (en) * 1982-05-28 1997-02-26 Royal Ordnance Plc Process for producing a shaped rubbery propellant charge for rockets and the like
DE19917672A1 (en) * 1999-04-19 2000-10-26 Fraunhofer Ges Forschung Rocket propellant
US8821859B2 (en) * 2004-05-19 2014-09-02 Agency For Science, Technology And Research Methods and articles for the delivery of therapeutic agents
JP2016011624A (en) * 2014-06-27 2016-01-21 カーリットホールディングス株式会社 Composite propellant
JP7775574B2 (en) * 2021-03-31 2025-11-26 日油株式会社 Composite propellant

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3745074A (en) * 1969-07-30 1973-07-10 Us Army Composite solid propellant with additive to improve the mechanical properties thereof
CA975494A (en) * 1970-09-29 1975-09-30 Gonzague L. Duchesne Propellants

Also Published As

Publication number Publication date
FR2352030A1 (en) 1977-12-16
SE8207110D0 (en) 1982-12-13
NO770011L (en) 1977-07-19
NL180428B (en) 1986-09-16
JPS5941957B2 (en) 1984-10-11
SE7700279L (en) 1977-07-17
FR2352030B1 (en) 1981-02-27
IT1076219B (en) 1985-04-27
CA1056984A (en) 1979-06-19
JPS52110752A (en) 1977-09-17
NL180428C (en) 1987-02-16
DK15577A (en) 1977-07-17
DE2701494A1 (en) 1977-07-21
BE850420A (en) 1977-05-02
SE8207110L (en) 1982-12-13
GB1513706A (en) 1978-06-07
DE2701494C2 (en) 1987-01-15
SE460476B (en) 1989-10-16
SE437271B (en) 1985-02-18
DK154948C (en) 1989-05-29
DK154948B (en) 1989-01-09
NO144486C (en) 1981-09-09
NL7700352A (en) 1977-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4289551A (en) High-energy explosive or propellant composition
US4427468A (en) Curable propellant binding systems with bonding agent combination
NO144486B (en) HARDENABLE BINDING AGENT.
US3792003A (en) Hydroxy-terminated polybutadiene,diisocyanate and triol composition
US4944815A (en) Bonding agent for composite propellants
US3695952A (en) Solid propellant compositions containing hydroxymethyl-terminated polydienes
US3762972A (en) Reaction product of phosphine oxide with carboxylic acids
GB1604197A (en) Polyester bonding agents for htpb propellants
US4412875A (en) Nitramine composite propellant compostion
US3745074A (en) Composite solid propellant with additive to improve the mechanical properties thereof
US4517035A (en) Method of making a castable propellant
KR20100035522A (en) Gap/nitramine-based energetic propellant composition having excellent mechanical properties
JPS643839B2 (en)
US4241661A (en) Composite propellant with surface having improved strain capacity
US3748199A (en) Composite propellants containing hydroxylammonium perchlorate
US4482408A (en) Plasticizer system for propellant compositions
JPH0759694B2 (en) Propellant composition containing binder / filling adhesive
US4138282A (en) High burning rate propellants with coprecipitated salts of decahydrodecaboric acid
US6197135B1 (en) Enhanced energetic composites
CA1086955A (en) Polyester bonding agents for htpb propellants
Enew et al. Effects of plasticizers, antioxidants and burning rate modifiers on aging performance of the HTPB/HMDI Composite Solid Propellant
US3589954A (en) Novel epoxy cured polymer binders and propellant compositions prepared therewith
US3649389A (en) Polymeric propellant and liner composition using a trimer acid
US3692598A (en) Castable nitrate propellants
JP4621474B2 (en) Solid propellant composition