系コンポジット推進薬の燃焼速度におよぼす各種酸化鉄の効果 (

(1)

研究験支川 l H l ] u H l l J I H m l L I H l l Ml l

AP/HTPB

系コンポジット推進薬の燃焼速度におよぼす各種酸化鉄の効果 (

Ⅰ)

萩原豊' ,市川敏夫' ,鈴木正大' ,甲焚誠'

いろいろの用途のために多唖多様の酸化鉄が製造されている｡本実名如こおいては.これらの酸化鉄を過塩素酸7ンI eニウム/末端水酸基ポ l Jブタジエン系コンポジット推進串の燃焼触媒として用い.これらの燃焼速度に対する増h t ) 効果を調べた｡その結果.用いた酸化鉄によって.

燃焼速度に対する増加効果が異なることがわかった｡‑方,これらの酸化鉄の平均粒径を走査型馬子顛赦鈍で卸碇したところ,燃焼速度に対する増加効果の大きい酸化鉄ほど小さい平均粒径を有していることがわかった｡

t . はじめに

いろいろの用途のために多轍多様の酸化鉄が型遺されている｡本実験においては,これらの酸化鉄を過塩素酸アンモニウム( 以下

A

Pと略記 ) /末端水酸基ポリプタジェ . /( 以下

HTPB

と略言己)系コ. /ポジサト推進薬の惚焼触媒として用い,これらの像焼速度に対して

増加効果を粥べた｡その結果.用いた酸化鉄によって捻焼速度に対して増加効果が弗なることがわかった｡

一方.これらの酸化鉄の平均粒径を

SEM(

走査型奄子解放鏡)で滑走したところ,促成速射こ対して増加効果の大きい酸化鉄ほど小さい平均粒径を有していることがわかった｡酸化鉄による像焼速度に対して増加効果はその粒径のみで支配されるものではないが,酸化鉄の粒径は大きな田子の lつであると考えられた｡

以上の突放と結果について報告する｡

2.

央卓

2.1

拭料

用いた

A

Pは試薬

l

級晶( 関東化学制)で

, 5

分間振動ミル( 三英製作所穀)で粉砕されたものである｡この粒度分布を

Fig.I‑a

に.形状を

Fig.1‑b

に示す｡伝焼触媒として用いられた酸化鉄ならびに

SEM

写英で求められたそれらの粒径を

Table

lに示す｡なお,本実験において用いられた酸化鉄は

Table

l に示された記号によって表示される｡本実験で用いられる推進秦の組成を

Tab]e2

に示す｡推進薬の基本組成は

AP80 wt%,HTPB20wt%

である｡硬化剤には

isophorone diisocyanate

を

HTPBIO

Dに対して

8.0

臥燃焼触媒で

平成

3

年

6

月

22

日受理

● 防衛大学校化学教室

〒239構須賓市建水 1‑10‑20 でEL 0468‑4ト3810

ある酸化鉄を

APIO

Dに対して

2.0

軌それぞれ外部で添加した｡

2.2

塩焼速度の測定

試料推進熟土直径

1.0×50×103

mの大きさに形成された｡燃焼速度は密閉型焼焼常を用いて.大気圧から

8MPa(

絶対圧)ま{･の範囲で醐定された｡なお.加圧には窒素ガスを用い,推進薬初期温度としては

15±

1.5

℃でおこなわれた｡洞走法としてはストランドに線径

0.25×10‑3

l nのヒューズを

25

×1

0

‑

3m

間隔で入れ,

この二本のヒュ‑ズの切断時の時間間隔をユニバーサルカウンター( 岩通

5C‑7

2

6

1 )で測定する方法を用いた｡

なお. L ,スト] )クタとしては七t 7テープを用いた) ) ｡

2.3

走査型電子覇練成(S【M)による頼察用いた装庇は E j本寵子製

JSM‑25S

Ⅱ{･ある｡観察は加速電圧範

囲2.5‑12.5kV

でおこなわれた｡なお, 試料はサンユ‑電子製Q ui dこ

CoaterSC‑701

型で金

コーティングされた｡

3.

典故括黒と考察

3.1

各種酸化鉄の塩焼速度におよぽす効果

Table

lに示した

7

柾頬の酸化鉄の燃焼触媒 ( 以下同表の記号で裁示する)として添加した推進薬の放免速度を.圧力梅田約

0.4‑8MPa

において脚定した｡

その結果を

Fig.2‑a,b

に示す｡同国によれは.用いた酸化鉄によって像焼速度に対する増加効果が異なることがわかった

｡Fig.2

に基づき,燃焼圧力が

4.0 MPa

における低廉速皮( T ) と圧力梅数 ( ヮ)を求めた｡

その結果を

Table3

に示す｡同表によれば.触媒無添加の場合はr =

0.0056

1 7 ) / Sであるが

,A

を添加した場合はr =

0.0087m

/ Sと約

1.6

倍増加し

.D

を添加した場合は′=

0.0142

J Z l I sと約

2.5

倍増加した｡一方.触媒無添加) の場合は

n=0.46

であるのに対して,酸化鉄

‑3

96‑ 工英火薬

(2)

50

1 0 0

Fbrticl｡

8 加 (

pn) Fig.1‑a Particlesizedistribution.

0

2(･J.

).ug d tqB .To N L

を添加した場合は

0.45‑0.49

である.本車扱で使用した鉄化合物の添加は. n に対してはほとんど彬轡を与えないと考えられる｡

; t o d PA : t

Fig.1‑b S

anningelectronmicrogmphoEAP

partictes. TJ)ble 1 Iron

oxide

sus

edinthiswork

ChenicaIEorTnuh MaJtuLacturer SyTnbolusedin Particledia meter t

hiswork nea

suredbySEM(fLm) dr‑Fe203

K

antoka

ga b

A 0.30

a‑Fe203 T○dakogyo C

0.20 FeiO‑ Todakow

O D 0.14

Fe304 Toda

k

ogyO E 0.16 a‑FC203

TdakOgyo H 0.20 T‑Fe203 TdakqgyO I 0.26

Fe30. TdakowO

J

0.36 T8ble2 Propelhntcomposition(partsb

yweight)

●HTPB‑Hydroxyl‑terminatedpo)ybutadiene (ALCO氏‑45M)

●●AP=AmmoniumeperChlorate(

K

amtokag

aktJ) '''rPDI=

i s

ophoroned

iisocyanate (VEDA‑CHEMIE.AG)

一方

(3)

(f l u ).叩

l

t ｡

盲b!q

Toβ

0.6 1810

Pr

whJre(Mph)Fig.2‑aEELectsoEvariousirono xidesonbu

m

r a t e .

hg

0.3 0

5

1 ⁶ 10

PreA.LIre rMP

d

Fig.2

‑

b EffectsofyariollSironoxidesonbumi

ng

r a t e .

T8b Fig.3

S

o

c

E

a

im ironongexidelecst.ronmicrop ptlS

(4)

0.2 0.3 0.4

M o a npr

tl'c

bd i 8 mO t e r uJ r n J

14

伯121110

〇〇

rsJtJJ)̲IOlt

○︼8 J Bu !

tLJ

JI

E

)

F i g. 4 Re l a t i o nb e t we e nm現np a r t i c l e d i a me t e ro Ei r o no x i d e sa n db u mi n g r a t ea t4MPa .

いても,平均粒径の小さい酸化鉄ほどその表面軌土大きく.すなわち.接触面軌土大きくなるので.その効果によって.平均粒径の小さい酸化鉄ほど燃焼速度に対する増加効果が大きくなったものと考えられる｡

4 . # i i

いろいろの用途のために製造された酸化鉄を,AP/

HTPB 系コ. /･ポジブト推進藁の燃焼触媒として用い.

これらの燃焼速度に対する増加効果を調べた｡その結莱.用いた酸化鉄の平均粒径が小さいものほど.燃境速度増加効果が大きいことがわかった｡

謝辞本案鋲のために各櫛の酸化鉄を撫供頂いた戸田工薬に厚くお礼申し上げます｡

文献

1 )伊東威.工業火薬協会臥 2 1.2( 1 9 6 0 ) 2 ) 三輪茂雄,̀ 扮粒体工学 . .P 4 7 .朝倉萌厨 ( 1 9 7 2 ) 3 ) 浦田常治,森本国雄,工薬火薬協会誌 .3 0 ,

1 6 6.( 1 9 6 9 )

Ef f ect sofVar i ousl r onOxi desonBur ni ngRa t eofAmn 1 0mi um Per chl or a t e/ Hydr oxyl ‑ Ter mi nat edPol ybut adi ene

Composi t ePr ope" ant s

byYut a kaHAGI HARA' ,To s hi oI CHI KAWA' ,Ma s aoSUZUKI

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de sa r ema nuf a c t ur e df o rnume r o usus e s . I nt hi swo r k. t he s ei r o no x ･ i d e swe r eus e da sbum i ngc a t a lys tf o ra mmo ni umpe r c h l o r a t e( AP) nl y dr o x yl ‑ t e r m ina t e d p o l y but a di e ne( HTPB)c o mpo s i t ep r o pe l l a n t . Twope r c e n tbywe i g hto fe a c ho ft he s ei r o n o xi de swa smi xe dwi 地山eAPpo wd e r .

Us i n gt heAPa ndHTPB i n t her a t i oo f8 0t o2 0bywe i g htt het e s tpr o pe u a nt swe r ef o r ‑ m血 t e d. Ther e s u l t sa r ea sf o l l o ws: 1

)

Ea c hi r o no xi d e h a s di f f e r e nte f f e c to nbum i n gr a t e.

2)Ef f e c to fi r o no xi d eo nb u mi n gr a t ei n

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系 コンポジ ッ ト推進薬の燃焼速度にお よぼす 各種酸化鉄 の効果 (

研 究 験 支 川 l H l ] u H l l J I H m l L I H l l Ml l