KR101575713B1

KR101575713B1 - 결합제의 투입 공정 개선에 의한 인장강도가 증진된 고체 추진제 제조방법

Info

Publication number: KR101575713B1
Application number: KR1020140016481A
Authority: KR
Inventors: 민병선; 임유진; 최성한
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-12-10
Also published as: KR20150095319A

Abstract

본 발명은 나이트라민계 산화제와 니트로화 가소제가 함유된 나이트레이트 에스테르 폴리에테르계 고체 추진제를 제조하는 혼합 공정에서 고분자형 결합제의 투입 순서를 개선함으로써 추진제의 기계적 인장 특성을 향상시키는 것에 관한 것이다.

Description

결합제의 투입 공정 개선에 의한 인장강도가 증진된 고체 추진제 제조방법{PREPARATION METHOD OF SOLID PROPELLANT WITH MECHANICAL STRENGTH IMPROVED BY BONDING AGENT ADDITION PROCESS}

본 발명은 고체 추진제 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 추진제의 인장 강도를 강화하기 위하여 사용되는 물질인 고분자형 결합제를 추진제의 혼합 공정에서 투입하는 결합제의 투입 공정 개선에 의한 인장강도가 증진된 고체 추진제 제조방법에 관한 것이다.

나이트레이트 에스테르 폴리에테르(nitrate ester polyether, NEPE) 계열의 고체 추진제는 나이트라민계 산화제(nitramines), 예를 들면, 1,3,5-트리나이트로퍼하이드로-1,3,5-트리아진(1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine, RDX), 1,3,5,7-테트라나이트로-1,3,5,7-테트라조칸(1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane, HMX) 또는 2,4,6,8,10,13-헥사나이트로-2,4,6,8,10,12-헥사아자이소부르치탄(2,4,6,8,10,12-hexanitro- 2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane, HNIW) 등이 주성분인 고체 분말과, 이들 고체 분말을 결합시켜 고체 덩어리로 만들어 주는 고분자 물질인 바인더(binder)로 구성되어 있으며, 이러한 종류의 추진제에 대한 기계적 인장강도를 증진시키기 위하여 몇 가지 기술이 사용되고 있다.

알려진 기술에는 산화제를 코팅하는 방법과 중성 고분자형 결합제(neutral polymeric bonding agent: NPBA)를 사용하는 것 등이 있다. 나이트라민 산화제 자체를 코팅하는 방법은 추진제의 혼합 공정을 시작하기 전에, 극성이 비슷하여 산화제와 친화력이 좋은 니이트로셀룰로오스로 처리하는 방법인데, 산화제 분말의 표면에 흡착된 나이트로셀룰로오스가 바인더와 우레탄 반응으로 화학결합하면서 기계적 특성이 증진된다(US Patent 4,216,039).

그러나 흡착된 나이트로셀룰로오스는 추진제 혼합 공정 중에 상당양이 바인더 성분에 의해 용해되어, 일부만 코팅된 채로 남게 되며 나이트라민 산화제와의 결합은 오직 분자 상호간에 작용하는 반데르발스 힘에만 의존하기 때문에 그 결합력은 약한 편이다.

중성 고분자형 결합제를 사용하는 방법은 1990년 Chung S. Kim에 의해 특허출원된 바 있으며(U.S. Patent 4,915,755), 나이트라민 산화제와 친화력이 큰 관능기를 가지면서 동시에 극성 폴리머로 구성된 바인더와 결합할 수 있는 수산기를 지니고 있으면서 수평균분자량(Mn) 5,000 ~ 100,000의 고분자 화합물을 사용하는 것이다.

이 중성 고분자형 결합제의 특징은 나이트라민 산화제와 바인더 성분들과 비슷한 용해도 인자(solubility parameter)를 가지면서, 추진제 제조공정 온도와 비슷한 유리전이온도(glass transition temperature)를 가지고 있으므로 온도 변화에 의해 나이트라민 산화제 표면에 쉽게 흡착시킬 수 있다는 점이다.

또한 분자 내에 많은 수산기를 가지고 있기 때문에, 산화제 표면에 흡착되어 딱딱한 껍질을 형성하여 바인더 성분과 강한 결합을 하는 동시에 가교제 역할도 수행하고 있다. 이 중성 고분자형 결합제를 이용하는 방법에서 용해도 인자를 이용하여 나이트라민 산화제에 흡착되도록 하는 것과 극성이 큰 나이트릴 작용기를 포함하고 있어 나이트로셀룰로오스보다 나이트라민 산화제에 더 쉽게 흡착할 수 있다는 것은 큰 장점으로 발표되었다.

따라서 NEPE계열의 추진제에서 기계적 인장 강도를 증진시키는 것 중 NPBA의 효과가 가장 우수한 것으로 알려져 있으며, 사용 방법은 NPBA를 아세톤(acetone)이나 아세토니트릴(acetonitrile)과 같은 용매에 녹인 후에 추진제 슬러리(프리폴리머와 나이트레이트 가소제의 혼합물)와 균일하게 섞이도록 혼합한다.

그 후에 진공으로 NPBA를 용해시킬 때 사용된 용매를 제거한 다음에 니트라민계 산화제 분말과 혼합하게 된다. 이와 같이 추진제 혼합 공정을 진행하게 되면 진공을 잡으면서 용매를 제거할 때 분자량이 큰 NPBA는 다시 고체 또는 점성이 매우 큰 젤리와 같은 물질로 변하면서 추진제 슬러리에 녹아있지 못하게 된다.

추진제 슬러리에 녹아 있지 못한 NPBA는 산화제 분말 표면에 효과적으로 흡착되지 못하게 되므로 NPBA의 효능이 극대화되지 못하는 것이 발견되었다. NPBA의 수평균분자량이 5,000 내지 100,000으로 큰 분포도를 지니고 있으므로, 슬러리의 원료 구성이나 조성에 따라 용매가 제거된 후에 NPBA의 물리적 상태는 분자 크기에 따라 달라지기 때문이다.

Chung Sue Kim, "Filler Reinforcement of Polyurethane Binder Using a Neutral Polymeric Bonding Agent", US Patent 4915755, 1990 Everette M, Pierce, "Smokeless Propellant Compositions Having Polyester or Polybutadiene Binder System Crosslinked with Nitrocellulose", US Patent 4216039, 1980

C. Sue Kim, Paul N. Noble, and Chung H. Youn, "The Mechanism of Filler Reinforcement from Addition of Neutral Polymeric Bonding Agents to Energetic Polar Propellants", Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 17, pp.51-58, 1992 C. Sue Kim, and H. Youn, Paul N. Noble, and Andrew Gao, "Development of Neutral Polymeric Bonding Agents for Propellants with Polar Composites Filled with Organic Nitramine Crystals", Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 17, pp.38-42, 1992 Hyoun-Soo Kim, "Improvement of Mechanical Properties of Plastic Bonded Explosive Using Neutral Polymeric Bonding Agent ", Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 24, pp.96-98, 1999

본 발명은 NEPE계 추진제의 혼합 공정에서 용매와 함께 첨가된 NPBA가 진공으로 용매를 제거하는 과정에서 고체 또는 점성이 매우 큰 부드러운 젤리와 같은 물질로 변하는 것을 최소화하고, 고체 분말인 니트라민계 산화제 등의 표면에 최대한 많이 흡착될 수 있는 방법을 제안한다.

따라서 본 발명의 목적은 고체 산화제의 분말 표면에 더 많은 NPBA가 흡착될 수 있는 추진제의 혼합 공정을 개선하여, 폴리머와 화학적 결합도 더욱 증대되어 추진제의 기계적 인장 강도를 증진시킬 수 있는 결합제의 투입 공정 개선에 의한 인장강도가 증진된 고체 추진제 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 나이트레이트 에스테르 폴리에테르(NEPE)계 고체 추진제의 기계적 인장 강도를 증진하기 위하여 중성고분자형 결합제(NPBA)를 적용하는 추진제 제조 공정 중에서 혼합 공정을 개선하는 방법이다.

나이트레이트 에스테르 폴리에테르계 추진제의 주된 성분 물질은 폴리머(프리폴리머, 경화제 및 첨가제가 포함된 성분), 극성 에너지 가소제 그리고 고체 산화제 분말로 이루어져 있다.

일반적으로 추진제의 제조 공정은 프리폴리머와 가소제를 먼저 혼합기에서 혼합하여 균일한 액체 상태의 슬러리로 제조한 후에 고체 산화제 분말을 혼합기에 투입하여 균일하게 되도록 혼합한다.

마지막으로 경화제와 경화 촉매류를 첨가하여 진공상태에서 마지막으로 혼합한 후에, 추진제 내부에 기공이 없도록 진공으로 주조하여 상온 내지 60℃ 중 일정한 온도에서 5 내지 10일간 경화 공정을 거치면 고체 상태의 탄성을 지닌 물질이 된다.

고체 추진제는 로켓 추진기관에서 연소관과 접착된 상태로 제조되어 보관하기 때문에, 고체 추진제의 기계적 인장 강도가 높을수록 추진기관의 수명이 증대되는 것이 일반적인 사항이다.

따라서 고체 추진제의 인장 강도를 증가시키는 물질을 결합제(bonding agent)라고 하며, 이 물질의 기능은 고체 분말의 표면에 부착되어 추진제에 사용된 폴리머와 화학적 결합을 이루게 되어 인장강도가 증진되는 것이다.

NEPE 계열의 추진제에 효과가 매우 우수한 것으로 알려진 NPBA도 이와 같은 기능으로 알려진 물질이다.

NPBA는 수평균 분자량이 5,000 내지 100,000인 것으로, 매우 넓은 분포를 지닌 물질로서 상온에서는 고체이므로 비교적 용해가 쉬운 아세톤이나 아세토니트릴에 녹여서 10 내지 30 중량 백분율의 농도로 만든다.

그리고 추진제 제조공정 중, 초기 상태인 슬러리에 넣고 균일한 혼합물이 되도록 혼합한 후에 진공 혼합으로 용매를 제거하는 방법을 채택하고 있다.

그 다음 혼합공정인 산화제 등과 같은 고체 분말을 혼합기에 넣어 혼합하게 되면 슬러리 속에서 용해되어 있는 NPBA가 고체 분말 표면에 흡착하게 되며, 흡착된 NPBA는 효과적으로 결합제 역할을 함으로서 추진제의 인장강도가 증가하게 된다.

그런데 슬러리에 투입된 NPBA는 진공 혼합 과정에서 일부가 점성이 매우 큰 상태의 젤리와 같은 형태로 분리되는 것을 관찰할 수 있다.

그 이유는 비교적 분자량이 큰 NPBA는 용매를 제거하고 나면 슬러리에 용해된 상태로 균일하게 존재할 수 없기 때문이다. 이와 같이 슬러리에 균일하게 용해되지 못한 젤리 형태의 NPBA는 고체 분말에 흡착되지 못한 채로 남게 되므로 최대의 결합제 효과를 얻을 수 없는 단점을 나타낸다.

본 발명에서는 추진제 성분으로 사용된 NPBA가 최대한 고체 분말 표면에 흡착되도록 유도한다. 즉, 아세톤이나 아세토니트릴과 같은 유기 용매에 용해시킨 NPBA를 슬러리 혼합공정에 투입하는 이전의 방법을 탈피하고, 슬러리 혼합물에 고체 분말을 넣고 혼합한 후에 NPBA 용액을 혼합기에 넣고 혼합하게 된다.

용매가 제거되지 않은 상태에서는 NPBA가 산화제 등, 고체 분말과 친화력이 좋아서 고체 표면에 매우 효과적으로 흡착하게 되는 것을 확인하였다. 그 후에 진공 혼합으로 용매를 제거하게 되면 NPBA가 젤리 형태로 변하더라도 고체 분말 표면에 부착된 상태이므로 결합제의 역할을 할 수 있다.

따라서 본 발명은 NEPE계 추진제의 혼합 제조 공정에서 결합제의 효과를 최대화하기 위한 방법을 제공함으로서 추진제의 기계적 인장강도를 증진시킬 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 결합제의 투입 공정 개선에 의한 인장강도가 증진된 고체 추진제 제조방법에 의하면, 나이트레이트 에스테르 폴리에테르 계열 고체 추진제의 기계적 인장 강도가 증진되는 효과가 있다.

또한, 추진제의 결합제로 NPBA를 사용할 때, 추진제의 혼합 공정에서 산화제 및 고체 분말의 혼합 이후에 NPBA를 투입함으로서 고체 추진제의 최대 응력 및 탄성율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 추진제 1의 응력-신율 곡선,
도 2는 추진제 2의 응력-신율 곡선,
도 3은 추진제 3의 응력-신율 곡선이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 고체 추진제 제조방법은, NEPE계 고체 추진제의 기계적 인장 강도를 증진시키기 위해서 중성고분자형 결합제(NPBA)가 적용되는 고체 추진제의 제조방법에 있어서, 다수의 추진제 원료가 슬러리 용액 형태로 혼합 제조되고, 산화제와 연료의 고체 분말이 슬러리 용액에 혼합되고, 결합제가 슬러리 용액에 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 슬러리는 프리폴리머, 극성 가소제 및 기타 첨가제의 혼합물이며, 프리폴리머는 폴리에티렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리테트라하이드로퓨란(PTHF), 폴리3,3-비스[아지도메틸] 옥세테인(p-BAMO), 글리시딜아자이드 폴리머(GAP), 폴리에틸 아디페이드(PEA), 폴리글리콜 아디페이트(PGA), 그리고 폴리카프로락톤 등과 같은 극성 폴리머 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 극성가소제는 비스(다이니트로프로필)포말과 비스(다이니트로프로필)아세탈의 혼합물(BDNPA/F), 비스(플로로다이니트로에틸)포말(FEFO), 니트로글리세린(NG), 트리메티롤 트리나이트레이트(TMETN), 부탄트리올 트리나이트레이트(BTTN), 다이에틸렌글리콜 다이나이트레이트(DEGDN), 트리에틸렌글리콜 다이나이트레이트(TEGDN), n-뷰틸-2-니트로에틸 나이트라민(BuNENA) 등과 같은 물질 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 기타 첨가제는 안정제로 사용되는 노말메틸파라니트로아닐린(NMA), 2-니트로다이페닐아민(2-NDPA), 다이페닐아민(DPA) 등과 경화 촉매로 트리페닐비스무스(TPB), 다이니트로살리실산(DNSA), 뷰틸틴딜로레이트(T-12) 등과 같은 물질 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 고체 분말은 고체추진제에 사용되고 있는 산화제와 연료 등으로서 AP, RDX, HMX, HNIW, 암모니움 나이트레이트(AN), 암모니움 다이나이트라마이트(ADN) 등의 물질 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있으며, 연료로써 보론, 알루미늄, 금속하이드라이드 등의 물질 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있으며, 고체 분말과 결합제의 혼합이 반복될 수 있다.

도 1은 추진제 1의 응력-신율 곡선(1a: 슬러리에 고체 산화제 투입/혼합한 다음에 NPBA 혼합, 1b: 슬러리에 NPBA 투입/혼합한 다음에 고체 산화제 혼합)이다.

도 2는 추진제 2의 응력-신율 곡선(2a: 슬러리에 모든 고체 산화제 투입/혼합한 다음에 NPBA 혼합, 2b: 슬러리에 고체 산화제중 RDX만 투입/혼합한 다음에 NPBA 혼합하고 나머지 산화제인 AP를 혼합, 2c: 슬러리에 NPBA 투입/혼합한 다음에 고체 산화제 혼합)이다.

도 3은 추진제 3의 응력-신율 곡선(a1: 슬러리에 알루미늄과 고체 산화제 투입/혼합한 다음에 NPBA 혼합, a2: 슬러리에 NPBA 투입/혼합한 다음에 알루미늄과 고체 산화제 혼합)이다.

본 발명의 실시예의 추진제의 성분 물질 중 폴리머는 폴리에티렌글리콜(PEG), 경화제는 N-3200 [1,3,5-트리스(6-이소시아네이토헥실)-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온 (1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl)-1,3,5-triazine- 2,4,6-trione], 나이트레이트에스테르 가소제로 부탄트리올 트리나이트레이트(BTTN)와 트리메틸올에탄 트리나이트레이트(TMETN), 산화제로서 HNIW, RDX, 그리고 과산화염화암모늄(Ammonium Perchlorate, AP), 안정제로 N-메틸 파라-나이트로아닐린(NMA), 중성 고분자형 결합제로서 아크릴로니트릴-2히드록시에틸 아크릴레이트의 공중합체(NPBA), 첨가제로서 지르코늄 카바이드(ZrC) 및 카본블랙(CB)으로 이루어진 혼합물에, 경화 촉매로서 트리페닐비스무스(TPB) 와 디나이트로살리실산(DNSA)을 사용하였다. 또한 에너지를 증대하기 위해 알루미늄 분말을 적용한 실시예도 시험하였다.

실시예로 제조한 추진제는 3종으로 구체적인 조성은 표 1에 정리하였다. 1회에 추진제를 혼합 제조한 무게는 3kg이었다.

	중량 백분율
원료	추진제 1	추진제 2	추진제 3
PEG	6.40	5.41	4.75
NMA	0.80	0.60	0.60
TMETN	7.10	5.50	5.00
BTTN	22.20	16.00	15.50
NPBA	0.20	0.30	0.20
RDX	31.00	40.00	-
HNIW	30.00	-	40.00
AP	-	29.50	15.30
Aluminum	-	-	18.00
ZrC	1.00	1.00	-
CB	0.50	1.00	-
N-3200	0.77	0.65	0.62
TPB	0.02	0.02	0.02
DNSA	0.01	0.02	0.01

[실시예 1]

표 1의 추진제 1에 해당하는 조성으로 시험한 예이다. 추진제의 제조 공정은 우선 슬러리에 해당하는 PEG, NMA, DNSA, TMETN 및 BTTN을 혼합기에 넣고 60 내지 65℃에서 진공으로 30분간 PEG, NMA 그리고 DNSA가 가소제에 용해되도록 한다. 아세토니트릴에 약 10% 농도로 용해된 NPBA 용액을 혼합기에 넣어 슬러리와 균일하게 되도록 혼합한다. 그 후에 진공혼합으로 아세토니트릴 용액을 제거한 뒤에, 산화제 고체 분말인 RDX와 HNIW를 혼합기에 넣고 혼합한다. 그리고 첨가제인 ZrC와 카본블랙을 넣고 균일하게 혼합한다. 마지막 혼합공정에서 경화제인 N-3200과 경화촉매인 TPB를 혼합기에 넣고 30분간의 진공혼합으로 혼합공정은 끝난다.

혼합기에서 혼합이 종료되면 원하는 모양의 용기에 추진제를 진공으로 주조하여 50℃ 항온기에서 7일간 경화시킨 후에, 경화된 추진제를 MIL-STD-2100 의 시험 방법에 따라 추진제의 기계적 인장강도를 상온에서 측정하였다. 추진제 1에 대하여 앞에서 설명한 혼합공정을 1b라고 칭하고, 1b의 공정에서 NPBA 용액의 투입과 산화제 고체 분말의 투입 순서를 서로 바뀐 공정, 즉 산화제 고체 분말을 먼저 투입한 공정을 1a라고 하였다.

동일한 조성의 추진제 1에서 서로 다른 두 종류의 공정으로 제조한 두 종류 추진제의 인장 시험으로 얻어진 응력-신율 곡선이 도 1이며, 수치로 표기한 것이 표 2이다. 도 1 및 표 2에서 알 수 있듯이 공정 1a로 제조된 추진제의 최대응력과 초기 탄성율이 1b의 공정으로 제조된 추진제보다 약 40% 더 증가된 것을 알 수 있다. 그러나 최대 응력에서의 신율은 285% 및 289%로 유사하였다. 이 결과로부터 공정1a 가 공정 1b보다 NPBA를 더 효과적으로 작용하게 하는 것을 알 수 있다.

특성	공정 1a	공정 1b
최대 응력, MPa	0.75	0.53
최대응력에서 신율, %	285	289
초기 탄성율, MPa	1.58	1.12

[실시예 2]

표 1의 추진제 2에 해당하는 조성으로 시험한 예로서 실시예 1의 추진제 구성 성분 중 다른 점은 산화제가 RDX와 AP로 구성되었고 NPBA 용액은 0.3% 적용된 예이다. 추진제의 제조공정은 실시예 1과 유사하지만, 혼합공정 중에 NPBA 용액을 투입하는 순서를 3종으로 실시하였다. 즉, 공정 2c는 실시예 1의 공정 1b처럼 슬러리에 NPBA 용액을 먼저 투입/혼합한 후에, 모든 산화제 분말, RDX와 AP를 넣고 혼합한 공정이다. 공정 2a는 실시예 1의 공정 1a처럼 산화제 분말, RDX와 AP 전부를 혼합한 후에 NPBA를 혼합기에 투입한 공정이다.

한 종류 더 추가된 공정, 2b는 슬러리 혼합물에 산화제 중 RDX만을 먼저 투입/혼합한 후에 NPBA 용액을 넣고 혼합하였다. 진공으로 용매를 제거한 후에 산화제인 고체 분말 AP를 혼합기에 넣고 혼합한 공정이다. 추진제의 조성은 동일하지만 제조 공정에 따른 추진제 2의 인장시험 곡선이 도 2에 도시하였고, 수치로 정리한 인장 특성치를 표 3에 정리하였다. 추진제 2의 경우에서도 산화제를 혼합한 후에 NPBA용액을 넣고 혼합한 공정 2a로 제조된 추진제의 최대 응력 및 탄성율이 공정 2c 제조된 경우보다 최대응력은 약 60%, 초기 탄성율은 약 30% 더 증가한 것을 보여주고 있다. 그리고 공정 2b로 제조된 추진제의 인장강도는 2c의 경우보다는 매우 향상되었으나 공정 2a의 것보다는 최대응력과 탄성율이 약 9% 정도 낮은 것을 알 수 있다.

특성	공정 2a	공정 2b	공정 2c
최대 응력, MPa	0.82	0.75	0.51
최대응력에서 신율, %	39.2	43.2	39.9
초기 탄성율, MPa	2.86	2.63	2.18

[실시예 3]

표 1의 추진제 3에 해당하는 조성으로 시험한 예로서 실시예 1의 추진제 구성 성분 중 다른 점은 성능을 향상시키기 위하여 금속 연료인 알루미늄이 첨가되었고, RDX가 제외되고 AP가 추가된 예이다. 추진제의 제조공정은 실시예 1과 유사한 것으로, 공정 3b는 실시예 1의 공정 1b처럼 슬러리에 NPBA 용액을 먼저 투입/혼합한 후에, 모든 고체 분말인 알루미늄, AP 그리고 HNIW를 전부 넣고 혼합한 공정이다. 공정 3a는 실시예 1의 공정 1a처럼 고체 분말인 알루미늄, AP 그리고 HNIW를 모두 혼합한 후에 NPBA를 혼합기에 투입한 공정이다.

동일한 조성의 추진제 3에서 서로 다른 두 종류의 공정으로 제조한 추진제의 인장 시험 시 얻어진 곡선이 도 3이며, 수치로 표기한 것이 표 4이다. 도 3 및 표 4에서 알 수 있듯이 공정 3b로 제조된 추진제보다 공정 3a로 제조된 추진제의 최대응력이 45%, 초기 탄성율은 약 31% 더 증가된 것을 알 수 있다. 이 실시예에서도 고체 분말 원료를 NPBA 용액보다 먼저 혼합하는 공정이 NPBA를 더 효과적으로 작용하게 함으로서 추진제의 기계적 인장강도가 크게 증진되는 것이 확인되었다.

특성	공정 3a	공정 3b
최대 응력, MPa	0.80	0.55
최대응력에서 신율, %	43.5	47.3
초기 탄성율, MPa	3.01	2.29

Claims

나이트레이트 에스테르 폴리에테르(nitrate ester polyether, NEPE)계 고체 추진제의 기계적 인장 강도를 증진시키기 위해서 중성고분자형 결합제(NPBA)가 적용되는 고체 추진제의 제조방법에 있어서,
다수의 추진제 원료가 슬러리 용액 형태로 혼합 제조되고,
산화제와 연료의 고체 분말이 상기 슬러리 용액에 혼합된 후,
상기 결합제가 상기 슬러리 용액에 혼합되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 슬러리는 프리폴리머, 극성 가소제 및 첨가제의 혼합물이며,
상기 프리폴리머는 폴리에티렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리테트라하이드로퓨란(PTHF), 폴리3,3-비스[아지도메틸] 옥세테인(p-BAMO), 글리시딜아자이드 폴리머(GAP), 폴리에틸 아디페이드(PEA), 폴리글리콜 아디페이트(PGA), 그리고 폴리카프로락톤 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 극성 가소제는 비스(다이니트로프로필)포말과 비스(다이니트로프로필)아세탈의 혼합물(BDNPA/F), 비스(플로로다이니트로에틸)포말(FEFO), 니트로글리세린(NG), 트리메티롤 트리나이트레이트(TMETN), 부탄트리올 트리나이트레이트(BTTN), 다이에틸렌글리콜 다이나이트레이트(DEGDN), 트리에틸렌글리콜 다이나이트레이트(TEGDN), n-뷰틸-2-니트로에틸 나이트라민(BuNENA) 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 첨가제는 안정제로 사용되는 노말메틸파라니트로아닐린(NMA), 2-니트로다이페닐아민(2-NDPA), 다이페닐아민(DPA)과 경화 촉매로 트리페닐비스무스(TPB), 다이니트로살리실산(DNSA), 뷰틸틴딜로레이트(T-12) 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고체 분말은
고체추진제에 사용되고 있는 산화제와 연료로서 과산화염화암모늄(Ammonium Perchlorate, AP), 1,3,5-트리나이트로퍼하이드로-1,3,5-트리아진(1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine, RDX), 1,3,5,7-테트라나이트로-1,3,5,7-테트라조칸(1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocane, HMX), 2,4,6,8,10,13-헥사나이트로-2,4,6,8,10,12-헥사아자이소부르치탄(2,4,6,8,10,12-hexanitro- 2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane, HNIW), 암모니움 나이트레이트(AN), 암모니움 다이나이트라마이트(ADN) 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 연료로써 보론, 알루미늄, 금속하이드라이드 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 고체 분말과 상기 결합제의 혼합이 반복되는 것을 특징으로 하는 고체 추진제 제조방법.