CN107586234A - 一种洁净复合固体燃气发生剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种洁净复合固体燃气发生剂，包含下列质量百分比的组分：粘合剂10％～20％；固化剂：1％～5％；氧化剂：50％～80％；降温剂：0％～15％；增塑剂：5％～15％；燃烧调节剂：0％～5％；添加剂：0％～2％。本发明具有燃气残渣含量低、洁净无酸、主要原材料合成简便、成本低廉等优点，可为精密燃气舵机或全燃气伺服机构提供燃气。

Description

一种洁净复合固体燃气发生剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于燃气发生器和其它气体发生器的燃气发生剂，特别是洁净复合固体燃气发生剂。

背景技术

燃气发生剂是航空、航天和导弹技术辅助控制动力装置的动力源。目前应用最广泛的燃气发生剂的氧化剂为高氯酸铵（AP），具有吸湿性小、能量高、高/低温点火性能好、稳定燃烧最低压强低等优点，但其燃气中会产生大量烟雾颗粒并含有HCl腐蚀性气体。一方面，会对涡轮叶片或燃气发生器管路产生强烈冲刷及腐蚀甚至堵塞。因此对于精密的燃气舵机、小口径喷管和长时间工作、多次使用的部件，要求使用残渣含量低、燃气无烟、无酸的燃气发生剂—即洁净燃气发生剂。

洁净燃气发生剂配方研制的主要途径为利用无氯氧化剂取代AP达到燃气无酸的效果。目前最常用的无氯氧化剂为硝酸铵，硝酸铵因其燃烧分解后燃气清洁，无残渣，而且廉价易得，成为复合固体燃气发生剂中一类十分重要的氧化剂。AN型燃气发生剂配方不仅具有燃烧火焰温度低，燃气不含有氯或氯化合物等腐蚀性产物，燃气中固体颗粒含量低等特点，而且对温度和冲击不敏感，在较宽温度范围内有良好的力学性能，是一类重要的燃气发生剂。但使用AN作为氧化剂存在能量低、燃速慢、吸湿性强、室温条件下的形态（晶型、相）转变易引起体积变化等不足之处。另一类较具应用前景的无氯氧化剂为三氨基胍硝酸盐（TAGN），TAGN型燃气发生剂具有低燃温、高产气量、燃气清洁、不吸湿的显著优点，国外已有成功应用，其不足之处在于原材料合成过程复杂、成本较高。

草酰二肼一硝酸盐（OHN）及草酰二肼二硝酸盐（OHDN）的合成及性质由德国的Dennis Fischer等人于2013年首次报道，它们由硝酸使ODH质子化生成。其合成成本极低、可扩大生产而且产率很高。OHN及OHDN感度较低且所含元素中不含氯，可应用于洁净燃气发生剂领域。目前国内外尚没有开展OHN及OHDN在复合固体推进剂中的应用的公开报道，将OHN及OHDN在复合固体推进剂中的应用存在能量偏低的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有洁净燃气发生剂中氧化剂易吸湿、合成成本高等不足，提供了一种不吸湿、成本低、燃气洁净的洁净复合固体燃气发生剂。

本发明的目的还在于提供上述洁净复合固体燃气发生剂的制备方法。

本发明的技术解决方案：包含下列组份和含量（质量百分比）：

粘合剂 10％～20％；

固化剂：1％～5％；

氧化剂：50％～80％；

降温剂：0％～15％

增塑剂：5％～15％

燃烧调节剂：0％～5％，

添加剂：0％～2％。

本发明所述组分及其质量含量优选配比如下：

粘合剂 10％～20％；

固化剂：1％～5％；

氧化剂：50％～80％；

降温剂：0％～15％；

增塑剂：5％～10％；

燃烧调节剂：0.4％～5.0％；

添加剂：0.2％～1.0％。

所述粘合剂含聚醚类粘合剂或叠氮类粘合剂中的一种或两种的组合。其中聚醚类粘合剂为环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）与四氢呋喃（THF）的均聚物或嵌段共聚物，叠氮类粘合剂为缩水甘油叠氮聚合物（GAP）。

所述粘合剂为环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）与四氢呋喃（THF）的均聚物或嵌段共聚物、缩水甘油叠氮聚合物（GAP）中的一种或组合。

所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多官能度脂肪族二异氰酸酯中的一种或一种以上的组合。

所述氧化剂为草酰二肼一硝酸盐或草酰二肼二硝酸盐中的一种或两种组合。

所述降温剂为草酸铵、草酰胺、二羟基乙二肟中的一种或组合。

所述增塑剂为癸二酸二辛酯、乙酰基柠檬酸甘油酯、甘油三碳酸三乙酯中的一种或组合。

所述燃烧调节剂为正辛基二茂铁、叔丁基二茂铁、三氧化二铁、亚铬酸铜中的一种或组合。

所述添加剂为工艺助剂硬脂酸甲酯、键合剂三氟化硼三乙醇胺络合物、固化促进剂乙酰丙酮铁、三苯基铋、二月桂酸二丁基锡中的一种或组合。

本发明的制备工艺包括：

（1）将上述组份按照所选定的配方比例称量；

（2）将上述原材料放入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间60min～100min。

（3）将料浆真空喷淋浇注到模具或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化7天。

本发明的性能为：燃温：1000～1500℃；压强指数: 0.3~0.6；燃速（7MPa）: 2.5～8.0mm/s；残渣含量：2.5～3.5%。

本发明的有益效果：

①本发明所述复合固体燃气发生剂采用无氯氧化剂研制而成，具有燃气残渣含量低、洁净无酸的优点，可应用于精密燃气舵机或全燃气伺服机构。

②本发明所提供燃气发生剂所用氧化剂草酰二肼硝酸盐吸湿性低，有效克服现有硝酸铵型燃气发生剂易吸湿的缺点。

③本发明所用氧化剂草酰二肼硝酸盐具有合成简便、成本低廉的优势，适用于批量生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于下列实施例，应包括权利要求书中的全部内容。

实施例1

（1）燃气发生剂组成

(2) 燃气发生剂性能

实施例1的制备工艺为：将配方中各组份按比例称量，液态组分与小组分预混后，与固体组分及固化剂依次加入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间60min～100min。将料浆真空喷淋浇注到模具或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化7天。

实施例2

(1)燃气发生剂组成

实施例2的制备工艺同实施例1。

(2) 燃气发生剂性能

实施例3

（1）燃气发生剂组成

实施例3的制备工艺同实施例1。

(2) 燃气发生剂性能

实施例4

（1）燃气发生剂组成

实施例4的制备工艺同实施例1。

(2) 燃气发生剂性能

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于包含下列质量百分比的组分：

粘合剂 10％～20％；

固化剂：1％～5％；

氧化剂：50％～80％；

降温剂：0％～15％；

增塑剂：5％～15％；

燃烧调节剂：0％～5％；

添加剂：0％～2％；

所述粘合剂为聚醚类粘合剂或叠氮类粘合剂中的一种或两种的组合。

2.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于所述组分及其质量含量配比如下：

粘合剂 10％～20％；

固化剂：1％～5％；

氧化剂：50％～80％；

降温剂：0％～15％；

增塑剂：5％～10％；

燃烧调节剂：0.4％～5.0％；

添加剂：0.2％～1.0％。

3.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于：所述粘合剂为环氧乙烷、环氧丙烷与四氢呋喃的均聚物或嵌段共聚物、缩水甘油叠氮聚合物中的一种或组合。

4.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于：固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多官能度脂肪族二异氰酸酯中的一种或组合。

5.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于所述氧化剂为草酰二肼一硝酸盐、草酰二肼二硝酸盐中的一种或组合。

6.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于所述的降温剂为草酸铵、草酰胺、二羟基乙二肟中的一种或组合。

7.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于所述的增塑剂为癸二酸二辛酯、乙酰基柠檬酸甘油酯、甘油三碳酸三乙酯中的一种或组合。

8.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于所述的燃烧调节剂为正辛基二茂铁、叔丁基二茂铁、三氧化二铁、亚铬酸铜中的一种或组合。

9.权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂，其特征在于：所述的添加剂为工艺助剂硬脂酸甲酯，键合剂三氟化硼三乙醇胺络合物，固化促进剂乙酰丙酮铁、三苯基铋、二月桂酸二丁基锡中的一种或组合。

10.一种权利要求1所述洁净复合固体燃气发生剂的制备方法，其特征在于：（1）将上述组份按照所选定的配方比例称量；

（2）将上述原材料放入立式混合机中进行混合，混合温度50℃～70℃，混合时间60min～100min；（3）将料浆真空喷淋浇注到模具或浇注到发动机中，然后放在50℃～70℃的油浴烘箱中固化。