[AR] Re: Amateur thermoplastic binder solids

  • From: ken mason <laserpro1234@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Wed, 8 Jul 2020 16:30:56 -0700

As aforementioned in previous posts I was a member of the RRI from the
early 70's thru the 80's and personally hand mixed a dozen or more asphalt
potassium perchlorate mixes and cast into 5" motor cases Unheated BTW as
well as the un heated but greased aluminum 6 fin mandrel.
This discussion was about modified asphalts that melt low enough to safely
use ammonium perchlorate. I personally made such mixes, under the direction
of Dr. Rusek,at the rocket lab at Edward AFB(AFRL) as per the published
paper by Dr Rusek attached a few days ago.
Last year I fabricated a 7 fin aluminum mandrel for a 6" motor,see pics.
Also machined a test nozzle with a ~2"  graphite throat. Also procured the
6" sch 40 6061T6 Al pipe. I picked up the new built double wall propellant
"cooker" from Chuck Pipe last year from the Adobe facility. The cooker
still needs finishing touches like heater elements and thermostat. Chuck
intended it for GALCITE propellants but I plan on using the modified
asphalts which perfore equal to and better than APCP as noted in the Rusek
paper.
I have enough AP, H-3 Al powder and Paramount asphalt for 2 mixes at 60 Lbs
each. If anyone is interested in joining me you're more than welcome. I
also have an experimental ingredient, alse a brain child of Dr Rusek, that
computer models indicate a 10-15% ISP boost and asphalt is an ideal binder
to encapsulate it. I'd start by making gum stock for calorimeter testing.
But that's another topic for another time. More pics available upon request,

Ken

On Wed, Jul 8, 2020 at 1:01 PM William Claybaugh <wclaybaugh2@xxxxxxxxx>
wrote:

Ben:

The RRI (circa 1968) use to melt tar in an electrically heated pot and
then mix in Potassium Perchlorate so there is an existence proof that a
“low” melting point binder can be mixed with oxidizer w/o ignition.

My sources say AP ignites a little above 400 degrees F so a binder that
forms a low viscosity fluid at around the BP of water will in theory work
fine if there is no possibility of hot spots.

If I were going in that direction I would want to automate the mixing
rather than stand over an open pot of hot binder, AP, and Al, stirring.  I
would also expect that the casting process would require starting with a
heated motor / mandrel and then cooling it, presumably from bottom to top,
assuming a vertical pour.  Again, I would not be willing to be standing
next to this setup during pour.

I’m thinking of putting it on the to-do list but I’m cautious.

Bill

On Wed, Jul 8, 2020 at 12:36 PM Ben Brockert <wikkit@xxxxxxxxx> wrote:

In the "sugar" world where dry mixing and melting is common, they did
some basic sensitivity tests of putting the propellant on the skillet
or whatever and seeing how much excess heating it takes to set it off.
It turns out that it's usually quite a lot, though it's a proof test
that should be redone when things like catalysts are added.

I don't know how AP mixes compare for autoginition or decomposition
temperatures. But you can run the process with an inert oxidizer
stand-in, to look for hot spots and see how the viscosity works out at
a given dry proportion to melted.

Supposedly the big "hybrid" of doom has (or had) some oxidizer mixed
into the fuel grain to increase performance, so there's probably
someone out there who would really like to talk about casting a ton of
thermoplastic nylon with oxidizer.

On Wed, Jul 8, 2020 at 8:13 AM William Claybaugh <wclaybaugh2@xxxxxxxxx>
wrote:

There are today plenty of “rubbery” thermoplastics available. If we
accept somewhat lower performance then a professional propellant, it
seems—in principle—that making and casting solid propellant using a
thermoplastic binder should be relatively simple, as previous RRI
experience w/ asphalt suggests.

The problem for me has been figuring out a relatively safe process:

Dry mixing the ingredients and then melting seems—again, to me—too
sporty.

Dry mixing the Al and binder seems safe enough; melting that and
breaking into pellets for later processing also seems safe up to the point
that AP is added.

Any thoughts as to how to cast a thermoplastic grain w/o having to mix
dry fuel and oxidizer before melting?

Bill


Attachment: Mandrel-7pt-end.JPG
Description: JPEG image

Attachment: Mandrel-7pt.JPG
Description: JPEG image

Other related posts: