DE977907C

DE977907C - Brennstoff zur Verwendung in hypergol zuendenden Hybridtreibsaetzen

Info

Publication number: DE977907C
Application number: DE1964N0025437
Authority: DE
Inventors: Leopold Von Dipl-Che Nieciecki
Original assignee: Nitrochemie Aschau GmbH
Current assignee: Nitrochemie Aschau GmbH
Priority date: 1964-08-29
Filing date: 1964-08-29
Publication date: 1972-11-02
Also published as: GB1282271A

Description

Brennstoff zur Verwendung in hypergol zündenden Hybridtreibsätzen Hypergol zündende Hybrid-Treibsätze, die mit hochkonzentrierter Salpetersäure als Oxydator und Kunstharz enthaltendem festem Brennstoff arbeiten, sind bekannt. Um die für eine einwandfreie Zündung erforderliche Zündverzögerungszeit von < 0,05 sec zu erreichen, müssen den Kunststoffen hypergole Komponenten wie beispielsweise bestimmte Amine, Amide, Hydride u. dgl. zugefügt werden. Bei seiner Verwendung unter den intensiven Bedingungen während des Abbrandes muß ein solcher fester Treibsatz eine Reihe von Anforderungen erfüllen, die nicht leicht gleichzeitig realisierbar sind. Diese sind insbesondere 1. Kunstharz und hypergole Komponente müssen miteinander verträglich und leicht verarbeitbar sein, 2. Anteil der hypergolen Komponente rnuß ausreichend zur Erreichung einer genügend kleinen Zündverzögerungszeit sein.
3. Es muß leichte Verarbeitung, insbesondere gute Homogenisierung, möglich sein.
4. Die fertigen Treibsätze müssen hinsichtlich ihrer technologischen Eigenschaften beispielsweise eine genügende Zugfestigkeit bei ausreichender Dehnung und weitgehende Beständigkeit gegenüber starken Temperaturunterschieden besitzen.
Aus diesen Gründen scheiden eine Anzahl von mit konzentrierter Salpetersäure hypergol reagierenden Verbindungen wie Lithiumhydrid, Borhydride von vornherein aus. Auch der Verwendung von hypergolen Aminen sind Grenzen gesetzt, da die Menge, die zur Erzielung einer genügend niedrigen Zündverzögerungszeit erforderlich ist, bei einigen bereits so hoch liegt, daß die Verarbeitung schwierig oder unmöglich wird. So dürfte es beispielsweise nicht möglich sein, aus 80% Paraanisidin und 20% Polyvinylchlorid oder 20% Polyurethan und 80% Paraphenylendiamin einen Treibsatzkörper mit ausreichend guten technologischen Endeigenschaften zu erhalten.
Diese Nachteile werden durch den Treibsatz der vorliegenden Erfindung beseitigt, der sowohl sehr gute technologische Eigenschaften, leichte Verarbeitung als auch ausreichend kurze Zündverzögerungszeiten aufweist. Dieser Treibsatz, der mit hochkonzentrierter Salpetersäure als Oxydator arbeitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffkomponente etwa 30 bis 70% Ferrocen und gegebenenfalls ein hypergoles Amin enthält.
Als Kunstharze haben sich insbesondere Epoxy, Acryl-, Polyvinylchlorid oder ungesättigte Polyesterharze hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit als besonders vorteilhaft erwiesen. So kann beipielsweise bei Verwendung von Epoxyharzen wie solche vom Typ des Araldit auf eine Verarbeitung auf der Walze verzichtet und die Mischung durch einfaches Vermischen und anschließendes Gießen hergestellt werden.
Unter Umständen kann es erwünscht sein, bei den erfindungsgemäßen Treibsätzen der Brennstoffkomponente außerdem geringere Mengen eines hypergolen Amins, wie insbesondere ein primäres Diamin, Phenylendiamin oder ß-Naphthylamin, zuzusetzen. Hierdurch wird .erreicht, daß der gesamte hypergole Anteil niedriger gehalten werden kann, wodurch die Verarbeitbarkeit und damit die technologischen Endeigenschaften verbessert werden. Der Anteil des hypergolen Amins kann relativ niedrig, etwa 10 bis 40%, sein.
Zur Herstellung der Brennstoffkomponente der erfindungsgemäßen Treibsätze werden im allgemeinen lediglich die Bestandteile gemischt, entgast und entsprechend den Bedingungen für die einzelnen Kunstharze gegebenenfalls unter Zusatz von Härtern, Polymerisationsbeschleunigern und Weichmachern die Aushärtung vorgenommen, wobei eine Formgebung durch Gießen bevorzugt wird.
Das Ferrocen läßt sich sehr gut mit den plastischen Massen verarbeiten. Auch bei höheren Feststoffanteilen ist noch eine gute Homogenisierung möglich. Im einzelnen werden beipielsweise die folgenden Mischungen verarbeitet. Beispiel 1 40% eines handelsüblichen Epoxyharzes vom Typ »Araldit 880«, bestehend aus 14,3'% eines Epoxyharzes,14,3 % eines Polyamidharzes und 11,40%o eines üblichen Verdünners, 60% Ferrocen. Beispiel 2 40% Methacrylsäurebutylester -Vorpolymerisat (hergestellt durch Erhitzen des monomeren Produktes mit 0,3 g Benzoylperoxid 20 Minuten bei 70° C), 1,5% Methyläthylketonperoxid, 0,2% Co-Naphthenat, 58,51/o Ferrocen. Beispiel 3 40% Epoxyharz gemäß Beispiel 1, 40% Ferrocen, 20% p-Phenylendiamin. Es wurde wie folgt gearbeitet: Beispiel 1 und 3 Die einzelnen Harzkomponenten werden in einem Becherglas mit einem Glasstab gut vermischt. Nach 5 bis 10 Minuten wird die erforderliche Menge Ferrocen und p-Phenylendiamin, die zuvor in einem gesonderten Gefäß vermischt wurden, langsam hinzugegeben. Das Ferrocen wurde zuvor in einem gesonderten Gefäß pulverisiert und durch ein Sieb < 0,3 mm Durchmesser durchgesiebt. Nach etwa 1/z Stunde intensiven Rührens ist die Masse homogen. Anschließend wird die Masse 1 Stunde im Vakuum bei etwa 20 mm Hg entgast und in Formen gegossen. Die Mischungen sind nach etwa 24 Stunden fest. Zur Erzielung guter technologischer Endeigenschaften ist eine anschließende 12stündige Nachhärtung bei 50 bis 60° C erforderlich.
Beispiel 2 100 g monoinerer Methacrylsäurebutylester wird mit 0,3 g Benzoylperoxid in üblicher Weise in einer Stickstoffatmosphäre bei 70' C oligomerisiert. Nach etwa 20 Minuten wird die gewünschte Viskosität erreicht. Nach dem Abkühlen werden in die erforderliche Menge Vorpolymerisat Methyläthylketonperoxid und Beschleuniger eingearbeitet und anschließend das Ferrocen zugegeben. Die Aufbereitung des Ferrocen sowie die Weiterverarbeitung der Mischung erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben.
Die Mischungen sind nach einer Lagerung von 4 Tagen bei 60° C fest. Es wurden Treibsatzkörper mit guten technologischen Eigenschaften erhalten. Die Zündverzögerungszeit lag unter 50 msec, der Abbrand war regelmäßig.
Um die oben angegebene Zündverzögerungszeit zu erreichen, müßten im Falle der ausschließlichen Verwendung eines Amins als hypergole Komponente etwa 80% in das Kunstharz (enges. Polyester) eingearbeitet werden, eine Menge, die zwangläufig zu großen Schwierigkeiten bei der Verarbeitung (nicht gießfähig) und zu Produkten mit unzureichenden technologischen Eigenschaften führt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kunstharz-, besonders Epoxy-, Acryl-, Polyvinylchlorid- oder ungesättigte polyesterharzhaltiger Brennstoff mit einem gegen hochkonzentrierte Salpetersäure hypergolisch wirkendem Zusatz zur Verwendung in hypergolisch zündenden Hybridtreibsätzen auf der Basis von hochkonzentrierter Salpetersäure und festen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß er 30 bis 700% Ferrocen als hypergolisch wirkenden Zusatz erhält. z. Brennstoff zur Verwendung in hypergolisch zündenden Hybridtreibsätzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrocen bis zu 57% eines an sich bekannten, gegen konzentrierte Salpetersäure hypergolisch wirkenden Amins, besonders Diamin, Phenylendiamin oder ß-Naphthylamin, als Beimischung enthält.