一种复杂构型固体推进剂药柱及其快速成型方法与流程

本发明涉及复合固体推进剂成型工艺，具体涉及一种复杂构型固体推进剂药柱及其快速成型方法。

背景技术：

1、传统固体推进剂采用浇注成型工艺制备，对于复杂构型药柱需要模具制备、脱模、整形等工序，操作复杂且安全隐患突出。近年来，增材制造技术凭借其无模具化、成型精度高、产品适应性好等优势被应用于固体推进剂成型，但随着研究发现，增材制造在微型药柱、复杂构型药柱的生产方面有很大优势，但对于大尺寸药柱(如尺寸大于φ75mm)，其成型时间将大大增加，远超浇筑成型所用时间，若增大喷嘴直径、提高挤出量，则会造成推进剂成型精度下降，导致精度与速度的相互制约。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法。结合固体推进剂增材制造与传统浇注成型工艺的优势，提出一种既保证成型精度又可提高生产效率的固体推进剂增材制造方法。使用成型精度高的光固化技术打印复杂结构药柱外轮廓，最后用传统真空浇注方式对内部区域进行填充，两种技术协同完成药柱的成型制造。克服目前直写式增材制造推进剂药柱填充孔隙率高、速度慢等缺陷，解决增材制造存在的高精度与高效率的冲突问题。

2、本发明的第二个目的是提供一种复杂构型固体推进剂药柱，具有高精度。

3、本发明所采用的第一个技术方案是：一种复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，包括：

4、步骤一：配置第一浆料和第二浆料备用；

5、步骤二：对所述第一浆料进行光固化打印，再次光固化，形成药柱外壳；

6、步骤三：将所述第二浆料填充进所述药柱外壳内，获得预成型固体推进剂药柱，对所述预成型固体推进剂药柱进行后处理，获得复杂构型固体推进剂药柱；

7、其中，所述第一浆料各组分及质量分数为：

8、光敏树脂20～30％；

9、主粘合剂10～20％；

10、氧化剂30～45％；

11、金属燃料10～20％；

12、其他功能助剂12～15％；

13、所述第二浆料各组分及质量分数为：

14、主粘合剂10～20％；

15、氧化剂50～60％；

16、金属燃料11～20％；

17、其他功能助剂12～15％。

18、优选的，所述光敏树脂包括预聚体、稀释剂和光引发剂。

19、优选的，所述预聚体为环氧丙烯酸酯、不饱和树脂聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂和聚醚丙烯酸酯中的一种或几种；

20、所述稀释剂为苯乙烯、n-乙基吡硌烷酮、三缩丙二醇双丙烯酸酯和羟丁基乙烯基醚中的一种或几种；

21、所述光引发剂为α-羟基酮衍生物、二苯甲酮衍生物、酰基膦氧化物、蒽醌衍生物和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或几种。

22、优选的，所述的主粘合剂为端羟基聚丁二烯、聚乙二醇、聚3-叠氮甲基-3-甲基环氧丁烷聚合物、聚3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷、聚缩水甘油硝酸酯、3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚物、聚硝基甲基环氧丁烷和聚缩水叠氮甘油醚中的一种或几种；

23、所述氧化剂为高氯酸按、硝酸铵、高氯酸钾、二高氯酸肼、硝仿肼、奥克托金、黑索金、六硝基六氮杂异戊兹烷和二硝酰胺铵中的一种或几种；

24、所述的金属燃料为铝粉、镁粉、硼粉、铍粉、镁铝合金粉和三氢化铝中的一种或几种；

25、所述其他功能助剂包括固化剂、燃速调节剂和增塑剂中的一种或几种。

26、优选的，所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和多官能度异氰酸酯中一种或几种；

27、所述的燃速调节剂为三氧化二铁、氧化铜、三氧化二铬、亚铬酸铜、二茂铁及其衍生物、碳酸钙、碳酸钡、氟化锂、氟化钙和草酸铵中的一种或两种；

28、所述增塑剂为癸二酸二异辛酯、硝酸酯类、己二酸二辛酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。

29、优选的，步骤二中所述光固化打印包括使用立体光固化成型技术、数字光处理技术或连续液面制造技术。

30、选的，步骤二中所述再次光固化为使用紫外光进行固化。

31、优选的，步骤三中所述将第二浆料填充进药柱外壳内的方法包括真空浇注、插管浇注或加压浇注。

32、优选的，步骤三中对所述预成型固体推进剂药柱进行后处理为，恒温烘箱中，50℃放置5-7天。

33、本发明所采用的第二个技术方案是：一种根据快速成型方法制备的复杂构型固体推进剂药柱，包括内层推进剂和含有光敏树脂的高精度药柱外壳。

34、上述技术方案的有益效果：

35、与现有技术相比，本发明提供的方法，结合固体推进剂增材制造与传统浇注成型工艺的优势，轮廓打印使用光固化技术，成型精度高、打印速度快；内部使用传统浇注方法，内部填充密实，力学性能好，强度高；使用本发明提供的方法制备药柱无需进行脱模、整形等传统工艺中最危险的步骤，极大提升了药柱生产的安全系数；本发明提供的方法可以实现异形结构药柱和分层药柱的原位成型，实现药柱的柔性化、需求化、自动化制造。

技术特征：

1.一种复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，所述光敏树脂包括预聚体、稀释剂和光引发剂。

3.根据权利要求2所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，所述预聚体为环氧丙烯酸酯、不饱和树脂聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂和聚醚丙烯酸酯中的一种或几种；

4.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，所述的主粘合剂为端羟基聚丁二烯、聚乙二醇、聚3-叠氮甲基-3-甲基环氧丁烷聚合物、聚3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷、聚缩水甘油硝酸酯、3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚物、聚硝基甲基环氧丁烷和聚缩水叠氮甘油醚中的一种或几种；

5.根据权利要求4所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和多官能度异氰酸酯中一种或几种；

6.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，步骤二中所述光固化打印包括使用立体光固化成型技术、数字光处理技术或连续液面制造技术。

7.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，步骤二中所述再次光固化为使用紫外光进行固化。

8.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，步骤三中所述将第二浆料填充进药柱外壳内的方法包括真空浇注、插管浇注或加压浇注。

9.根据权利要求1所述的复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，其特征在于，步骤三中对所述预成型固体推进剂药柱进行后处理为，恒温烘箱中，50℃放置5-7天。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述快速成型方法制备的复杂构型固体推进剂药柱，其特征在于，包括内层推进剂和含有光敏树脂的高精度药柱外壳。

技术总结本发明涉及复合固体推进剂成型工艺技术领域，具体公开了一种复杂构型固体推进剂药柱的快速成型方法，步骤一：配置第一浆料和第二浆料备用；步骤二：对所述第一浆料进行光固化打印，再次光固化，形成药柱外壳；步骤三：将所述第二浆料填充进所述药柱外壳内，获得预成型固体推进剂药柱，对所述预成型固体推进剂药柱进行后处理，获得复杂构型固体推进剂药柱。结合固体推进剂增材制造与传统浇注成型工艺的优势，提出一种既保证成型精度又可提高生产效率的固体推进剂增材制造方法。克服目前直写式增材制造推进剂药柱填充孔隙率高、速度慢等缺陷，解决增材制造存在的高精度与高效率的冲突问题。技术研发人员：孙鑫科,李伟,姚卫东,石柯,史钰,付晓梦,黄晨,罗聪,黄谱,武祎晨受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5