[AR] Re: Making composite APCP in Australia

  • From: "Troy Prideaux" <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx>
  • To: <arocket@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 8 Jul 2020 10:35:53 +1000

Another alternative to PBAN/HTPB is PPG which is something I’ve used 
extensively in the past.

 

Pros:

Cheap as chips

Available locally

Higher performance than HTPB

Higher Density than HTPB

No Bonding agent needed if using IPDI to cure

*negative* pressure exponents possible (yes, I’ve measured them)

Non Toxic (actually used as a food additive)

 

Cons:

  Its active hydroxyl groups are generally not primary like HTPB, but 
secondary. This means they aren’t as active and as a consequence the 
diisocyanate curative will have a much stronger affinity to react with any H2O 
present first. I’m assuming you’re familiar enough with polyurethane chem to 
know that NCO<->H2O reactions produce urea and CO2 as products (read: CO2 
bubbles/voids) which are very undesirable within a composite solid propellant. 
This is why PPG is a very good polyol for polyurethane foam production. 
However, with the right processing equipment, one can ensure there is no 
moisture contained within the mix to be processed by a combination of vacuum 
mixing and casting and raising the temperature of the mix to assist the removal 
of volatiles (re: moisture). I can vouch that 100% density is achievable in 
castable grains with consistency if it’s processed correctly.

  HTPB is also much more hydrophobic than PPG which also assists with 
minimising moisture absorption (for HTPB). This is a further moisture issue for 
PPG (again, dealt with the above processing) but also presents some benefits as 
well. There appeared to be enough polarization or something within the PPG 
molecule to assist with the bond to AP without needing an additional (very 
export controlled) bonding agent. 

  So, providing a high MW monomer is selected to begin with (2000 Da or 
higher), the resulting curative requirements and physical properties of the 
composite are close to par with HTPB ie. a rubbery matrix of good toughness and 
strength with good temperature stability and shelf life. Actually, I increase 
the MW of my monomer well beyond 2000 Da prior to including it into the 
propellant mix to both thicken it up a bit and to also help stabilize its 
interaction with both the AP and any included metals.

 

A strand of IPDI cured PPG stretched to its limits:

www.propulsionlabs.com.au/Misc_Video_And_Images/Tuff.wmv 
<http://www.propulsionlabs.com.au/Misc_Video_And_Images/Tuff.wmv> 

 

AP+PPG (non metalized) composite in flight (note: no smoke)

http://www.propulsionlabs.com.au/Oct16_11_Launch/Solid3.JPG

 

and a casting for the above flight with EPDM liner:

http://www.propulsionlabs.com.au/epdm_liner/IMG_0272.JPG

 

This is not a recommendation! It’s purely an option. I still like Ken’s 
suggestion or at least something in that direction.

 

TP

 

 

From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Joshua Carr
Sent: Tuesday, 7 July 2020 4:30 PM
To: arocket <arocket@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: [AR] Re: Making composite APCP in Australia

 

RE: PBAN/HTPB Alternatives

 

Thanks Ken and all others who have chimed in..

 

Asphalt looks like a solid alternative, as does 2 part epoxy.

 

 

Re: ASRI Australia

 

A while ago at Adelaide Uni, I was lucky enough to be involved with them 
launching a repurposed Zuni rocket.

 

I do remember them having some involvement in manufacturing,

 

Will also contact them and see what their movements are.

 

Cheers!

 

 

Joshua Carr

 



 

 

---- On Tue, 07 Jul 2020 02:47:26 +0930 roxanna Mason < 
<mailto:rocketmaster.ken@xxxxxxxxx> rocketmaster.ken@xxxxxxxxx> wrote ----

 

Hello Joshua, I encourage you to look at an alternative to HTPB and their toxic 
isocyanate curing agents, that being modified asphalts. 

Yes roofing tar, road paving asphalt with an ingredient to lower its processing 
temp so AP can be used instead of KP, potassium perchlorate with its high burn 
rate exponent. See attachments of work I conducted with Dr. John Rusek at the 
Rocket Lab at Edwards AFB in California back in the 80's. Performance equal 
even exceeds HTPB/AP/Al with an increase in density as a bonus. Asphalt SG ~ 1 
compared to HTPB  ~0.9. Kraton is the key additive with which you can formulate 
your own modified asphalts otherwise there is a supplier right here in 
California that supply the AC type asphalts mentioned in the Edwards report..I 
got a free 5 gallon sample by just asking nicely.

THe finished propellant has another bonus, it's reusable so any excess you make 
can be remelted. You can use a version that's compatible with your hot Aussie 
summers. 

FYI, I also used to work with the Rocket Research Institute back in the 70's 
with the original GALCITE asphalt rockets that ran Pc at 3000 psi using surplus 
5" steel HIVAR rocket motor cases. We routinely launched rockets 20-100KFt all 
legally under  FAA waivers. 

But with these modified asphalts you can now use low exponent AP Pc<1000 psi.

Good luck with Blessings,

Ken

 

On Mon, Jul 6, 2020 at 6:47 AM Joshua Carr < <mailto:admin@xxxxxxxxxxxxxxxxx> 
admin@xxxxxxxxxxxxxxxxx> wrote:

 

 

Hi Terry,

 

The next step I am about to take is to purchase your book from  
<http://aeroconsystems.com> aeroconsystems.com.

 

Is this the best place to buy it?

 

Also, I would like to ask your opinion on something, I hope you don't mind.

 

Given your chemistry background, do you have any recommendations for 
understanding ignition and chemical reactions?

 

After a lot of reading (and a uni course or two) I still haven't found a decent 
explanation of what is happening at the fundamental level.

 

The same is the case for binders and diisocyanate or curing agents ect.

 

I have learnt a bit about this process, such as bond types, from expanding foam 
and rubber making.

 

But it seems a lot of books on rocketry leave these things out.

 

Anyway just a thought of mine, if you are reading thanks for your time and hope 
to speak again soon.

 

Kind regards,

 

 

Joshua Carr

 



 

 

---- On Fri, 29 May 2020 00:19:56 +0930 Terry McCreary < 
<mailto:tmccreary@xxxxxxxxxxxxxxx> tmccreary@xxxxxxxxxxxxxxx> wrote ----

 

Hello Joshua and the rest of the list, I was on the TRA BoD during most of the 
BATFE lawsuit.  If memory serves (sometimes it doesn't anymore...:-\) that suit 
consumed a bit more than two-thirds of a million dollars over a 10+ year 
period. 

Initially Judge Reggie Walton ruled that BATFE had deference to classify (as an 
explosive) virtually any material they chose.  TRA+NAR appealed, the appeals 
court didn't buy the "due-deference" argument, and the suit went back to Walton.

At some point BATFE decided that the burn rate of safety fuse was a guide to 
classification; anything that burned faster than that was to be classified as 
an explosive.  A 1000+ page document was submitted, "proving" that APCP burned 
at tens of meters/second and was therefore an explosive.**

TRA+NAR provided just a couple dozen pages which included citations from actual 
peer-reviewed publications by actual rocket scientists.  Within those 
publications were some ballistic properties of a few hundred propellant 
mixtures, most having burn rates @1000 psi on the order of 1 cm/s, and none 
exceeding about 3 cm/s.

Following Judge Walton's ruling in favor of TRA+NAR, a request for recovery of 
fees was made.  The amount recovered was well under $100K... oh well, we WON!!

 
<https://www.courtlistener.com/opinion/2400163/tripoli-rocketry-v-bureau-of-alcohol-tobacco/>
 
https://www.courtlistener.com/opinion/2400163/tripoli-rocketry-v-bureau-of-alcohol-tobacco/?

Best -- Terry

**BATFE's legal team apparently went to the W.C. Field's School of Law and 
Heavy Machinery Operation: "If you can't dazzle them with brilliance, baffle 
them with bulls++t."  And somewhere in their submitted document was 
proof...that if a rocket motor was clamped tightly enough to a steel rod, upon 
ignition the case would rupture and undergo RSD---rapid spontaneous 
disassembly. ;-)

 

On 5/27/2020 10:34 PM, Joshua Carr wrote:

In Australia we need a full on explosives license to do what you fellas in the 
USA take for granted.

Sure Tripoli and the rest of you guys went to fight for APCP a while back, but 
it would be great to share some wisdom to us Aussies down under (the industry 
ain't exactly booming here). 

 

Regards,

 

Joshua Carr

 

 

-- 
Dr. Terry McCreary
Professor Emeritus
Murray State University
Murray KY  42071

 

 

 

 

PNG image

PNG image

Other related posts:

  1. Home
  2. arocket
  3. Archive
  4. 07-2020