DE977724C - Feststofftreibsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststofftreibsatz zur Druckgas-Erzeugung auf der Basis von anorganischen Oxydatoren im Gemisch mit härtbaren Organopolysiloxanen.

Feststofftreibsätze bestehen im allgemeinen aus einem Oxydationsmittel, wie einem anorganischen Perchlorat oder Nitrat, das in einem Bindemittel dispergiert ist, wobei dieses Bindemittel ebenfalls Brennstoff zur Umsetzung mit dem Oxydationsmittel liefert. In der USA.-Patentschrift 2 949 352 ist die Verwendung von Siliconkautschuk als Bindemittel für Raketenantriebsmittel vorgeschlagen worden, um hierdurch die Kohäsionsqualität während des Abbrennens und die Haftung an dem Motorgehäuse während des Abbrennens zu verbessern. Die vorgeschlagenen Siliconkautschuke waren solche, in denen R¹- und R²-Substituentengruppen direkt an die Stickstoffatome gemäß der allgemeinen Formel

R¹ —Si —R²
O

gebunden waren und diese ausgewählt wurden aus der Gruppe, bestehend aus Alkylresten mit ι bis 3 Kohlenstoffatomen und monocyclischen Arylresten mit 6 bis 8 Kohlenstoffatomen.

Beim Verfahren zur Herstellung der Feststofftreibsätze nach dem USA.-Patent 2 949 352 werden ein Silicongummiharz, hergestellt durch Hydrolysieren und Erwärmen eines geeigneten mit einem Dikohlenwasserstoff substituierten Dihalogensilans,

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ein Oxydationsmittel und ein Vulkanisationskatalysator miteinander vermischt, und die Mischung wird erwärmt, um das Gummiharz zu einem Kautschuk zu vulkanisieren.

Es wurde gefunden, daß, wenn diese Feststofftreibsätze zu frei tragenden Körpern (d. h. solchen, die nicht in einem Gehäuse gebunden sind) verformt werden, wie sie für gewisse Gaserzeugerzwecke erforderlich sein können, eine Tendenz besteht, daß gewisse Oxydationsmittel sich abscheiden, wenn die Oberfläche der vulkanisierten Antriebsladung einer milden Abriebsbehandlung unterworfen wird. Es wurde nun gefunden, daß der Feststofftreibsatz in dieser Hinsicht verbessert werden kann, wenn das Siliconbindemittel aus einer PoIysiloxanmasse hergestellt wird, welche einen Anteil an acyclischen Alkylenresten enthält. Die Herstellung solcher Polysiloxanmassen und die Vulkanisation derselben zu Kautschuken und Harzen ist von

ao C. Eaborn in »Organosilicon Compounds« (Butterworths, i960) beschrieben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die zur Herstellung der Feststofftreibsätze verwendeten Organopolysiloxane neben den Alkyl- und/oder Arylgruppen und gegebenenfalls auch Wasserstoffatomen noch zusätzlich acyclische Alkenylgruppen, besonders in einem Anteil von 0,1 bis 25% der Substituentengruppen, an das Siliciumatom gebunden.

Es wird gewöhnlich vorgezogen, daß die acyclischen Alkenylgruppen von 0,1 bis 25 Gewichtsprozent der Substituentengruppen in der Siloxankette betragen sollen. Weiterhin bestehen diese Gruppen vorzugsweise aus Vinylgruppen. Andere Substituentengruppen in der Polysiloxankette können vorzugsweise aus Methyl-, Äthyl- oder Phenylgruppen bestehen. Die Polysiloxanmasse kann auch noch einen gewissen Anteil an an die Silicmmatome gebundene Wasserstoffatome enthalten.

Das Oxydationsmittel kann zweckmäßig von 50 bis 90 Gewichtsprozent des Feststofftreibsatzes betragen, und vorzugsweise enthält dieser etwa 8o°/o Oxydationsmittel. Die Teilchengröße des Oxydationsmittels kann 10 bis 750 μ im Durchmesser betragen.

Das Oxydationsmittel kann zweckmäßig aus Perchloraten und Nitraten von Alkalimetallen oder Ammonium bestehen. Die Ammoniumsalze sind jedoch weniger wärmestabil als die entsprechenden Metallsalze, und sie sind bei Temperaturen über 220° C nicht lagerstabil.

Die Feststofftreibsätze gemäß der Erfindung können durch Vermischen eines zu einem Kautschuk oder Harz vulkanisierbaren Polysiloxans, eines Oxydationsmittels und eines Vulkanisationskatalysators hergestellt werden, worauf die Mischung erhitzt wird, um das Polysiloxan zu vulkanisieren. Es wird vorgezogen, ein Polysiloxan mit 4000 bis 15000 Siliciumatomen in der Molekülkette zu verwenden und dieses bei einer Temperatur nicht über 150⁰ C zu einem Kautschuk oder Harz zu vulkanisieren. Geeignete Vulkanisationskatalysatoren sind unter anderem Benzoylperoxyd und ditertiäres Butylperoxyd. Die Platinmetalle, wie Rhutenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin, und Platinmetallkomplexe sind besonders wirksame Vulkanisationskatalysatoren, wenn sie in Verbindung mit einem Vernetzungsmittel verwendet werden, wie beispielsweise einem Polysiloxan, das an den Siliciumatomen gebundene Wasserstoffatome enthält. Vorzugsweise wird ein Komplex von Platin (II)-chlorid und Cyclohexen verwendet.

Die Erfindung ist in den folgenden Beispielen näher erläutert, worin sich die Teile auf das Gewicht beziehen.

Beispiel 1

Die in diesem Beispiel verwendete Siliconmasse wurde durch Vermischen folgender Bestandteile hergestellt:

100 Teile eines Organopolysiloxangummis mit einer Viskosität von 1 · io⁶ cSt, wobei 0,2% der Polysiloxaneinheiten Methylvinylsiloxaneinheiten und 99,8% der Polysiloxaneinheiten Dimethylsiloxaneinheiten waren; ,

15 Teile sehr fein verteilte Kieselsäure mit einer Oberfläche von 175 m²/g und einer mittleren _go Teilchengröße von 3 bis 40 ηιμ;

2 Teile Dimethylpinacoxylsilan;

30 Teile dieser Siloxanmasse, 70 Teile Kaliumperchlorat (gesiebt durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,076 mm) und r,ο Teil 2,4-Dichlorbenzylperoxyd wurden in einer Mischmaschine innig miteinander vermischt. Die Mischung wurde durch eine Düse mit einem Durchmesser von 25 mm ausgepreßt, _ioo in geeignete Längen geschnitten und 30 Minuten auf 120⁰C erwärmt, um die Masse zu einem Kautschuk zu vulkanisieren.

Die vulkanisierte Masse besaß eine Abbrenngeschwindigkeit von etwa 200 mm/Sek. unter einem Druck von 787 kg/cm² bei Raumtemperatur und war beim Erhitzen auf 250⁰ C stabil. Die Masse war gut brauchbar als Feststofftreibsatz für Gaserzeuger und für durch Kartuschen betätigte Vorrichtungen. Es zeigte sich keine Absonderung von Bestandteilen, wenn die Masse kräftig mit der Hand gerieben wurde.

Beispiel 2

Das in diesem Beispiel verwendete Silicon bestand aus einer Organopolysiloxanflüssigkeit mit 20% der Polysiloxaneinheiten an Methylvinylsiloxaneinheiten und 80% der Polysiloxaneinheiten an Dimethylsiloxaneinheiten. Die Endglieder der iao Polysiloxankette bestanden aus Trimethylsilylgruppen. Die Polysiloxanflüssigkeit besaß eine mittlere Viskosität von 3000 cSt.

8oTeileKaliumperchlorat (gesiebt durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,076 mm), 20 Teile des las obigen Silicons, 0,2 Teile Cyclohexen-platin(II)-

chloridlösung (0,35 g Cyclohexan-platin(II)-chlorid in 100 g Benzol) und 5 Teile Trimethylsilyl-Endgruppen aufweisendes Methylhydrogenpolysiloxan (mittleres Molekulargewicht 3000) wurden innig miteinander vermischt. Die Mischung wurde in eine Form ausgegossen und 30 Minuten auf ioo° C erhitzt, um sie zu vulkanisieren.

Der vulkanisierte Feststofftreibsatz besaß eine Abbrenngeschwindigkeit von 12 mm/Sek. unter einem Druck von 35 kg/cm² bei Raumtemperatur und war geeignet für die Verwendung in Gaserzeugern und Vorrichtungen, die durch Kartuschen betätigt werden. Es traten keine Abscheidungen auf der Oberfläche auf, wenn diese kräftig mit der Hand gerieben wurde.

Als acyclische Alkenylgruppen in den Organopolysiloxanen können auch solche mit höherem Molekulargewicht zugegen sein, wie die Allyl-(prop-2-enyl)-(CH₂ = CH · CH₂)-, Prop-i-enyl-

ao (CH₂ · CH = CH)- und But-2-enyl-(CH₃ · CH = CH · CH₂)-Gruppen, an Stelle der Vinylgruppen des in den Beispielen verwendeten einfachen Methylvinylsiloxans.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Feststofftreibsatz zur Druckgas-Erzeugung auf der Basis von anorganischen Oxydatoren im Gemisch mit härtbaren Organopolysiloxanen, dadurch gekennzeichnet, daß die benutzten Organopolysiloxane neben den üblichen Alkyl- und/oder Arylgruppen und gegebenenfalls auch Wasserstoffatomen noch zusätzlich acyclische Alkenylgruppen, besonders in einem Anteil von 0,1 bis 25% der Substituentengruppen, an das Siliciumatom gebunden, enthalten.

2. Feststofftreibsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die acyclischen Alkenylgruppen Vinylgruppen sind.

3. Feststofftreibsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Organopolysiloxan 4000 bis 15 000 Siliciumatome im Molekül enthält.

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