CN116694371A - 一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor-S的三元或四元混合燃料 - Google Patents

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刘睿宸
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Abstract

本发明公开一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor‑S的二元、三元或四元混合燃料，所述二元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor‑S、THDCPD和THTCPD中的两种；所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD；所述四元混合燃料包括Binor‑S、Exo、THDCPD和THTCPD。所述混合燃料的密度大于0.9g·cm‑3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于‑50℃，可以满足发动机和飞行器的特定需求。

Description

一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor- S的三元或四元混合燃料
技术领域
本发明属于燃料技术领域，涉及一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor-S的三元或四元混合燃料。
背景技术
碳氢燃料是飞机发动机系统的关键材料。随着发动机的更新和迭代，对相应燃料的要求越来越严格，单一碳氢化合物往往难以满足所有需求。例如，高密度的燃料往往低温粘度较大、低温流动性强的燃料往往密度也不会太高。因此，大多数投入使用的燃料是多种物质的混合物。复配燃料可以兼具其中每种成分的优点，满足所有标准。
高密度燃料是现代飞行器推进系统的重要组成部分，可以为战略战术导弹等飞行器提供更大的动力、更高的载荷以及更长的航程。同时，高密度燃料的研发也具有更大的挑战，由于其密度较大，所带来的能量密度和储存能力增加，造成了其潜在危险性的增加，所以在研究和开发高密度燃料时，不仅要关注其密度和热值，还要关注其粘度和冰点，需要综合考虑安全性和适用性的因素。
复配燃料是将两种或者更多种燃料混合在一起使用的燃料。通常是为了改善特定燃料的性能，并在实际应用中降低成本。目前通过将柴油、煤油等传统运输燃料复配，可以提高燃料的密度，从而提高其净热值，但是燃料的密度和其粘度是两者不可兼得的事情，一味提高能量密度，必然会造成燃料粘度增大。另外，目前复配燃料通常低温性质较差。
因此，开发密度、热值、粘度和冰点各方面性能均优异的混合燃料，用于发动机和飞行器这种特定用途是人们所希望的。
本发明旨在解决上述问题。
发明内容
本发明基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo和Binor-S制备了具有高密度、低冰点、低粘度、高热值性能的三元和四元混合燃料。其中所述二元、三元或四元混合燃料的密度大于0.9g·cm-3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于-50℃，可以满足发动机和飞行器的特定需求。
其中，本发明中THDCPD为四氢双环戊二烯，THTCPD为四氢三环戊二烯、Exo为六环的饱和降冰片二烯(NBD)二聚体，Binor-S为七环的饱和降冰片二烯(NBD)二聚体。
本发明采取点技术方案是：
本发明第一方面提供一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor-S的二元、三元或四元混合燃料；
其中Binor-S的质量分数为0～0.5、Exo的质量分数为0～0.9、THTCPD的质量分数为0～0.8、THDCPD的质量分数为0～0.5；
所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.1～0.4、THDCPD的质量分数是0.3～0.5、THTCPD的质量百分比为0.2～0.4；
所述四元混合燃料包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.1～0.3、Exo的质量分数为0.55～0.75、THDCPD的质量分数是0.05～0.25、THTCPD的质量分数为0.001～0.15。其中所述混合燃料的密度大于0.9g·cm-3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于-50℃，可以满足发动机和飞行器的特定需求。
优选地，所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.28、THDCPD的质量分数是0.39、THTCPD的质量百分比为0.3；所述三元混合燃料的密度为1.0031g·cm-3，0℃下粘度为17.33Pa·s，-20℃下粘度为32.19Pa·s，净体积热值为41.71MJ·L-1，冰点为-91℃。
优选地，所述四元混合燃料包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.17、Exo的质量分数为0.64、THDCPD的质量分数是0.14、THTCPD的质量分数为0.05；所述四元混合燃料的密度为1.0563g·cm-3，0℃下粘度为37.69Pa·s，净体积热值为43.92MJ·L-1，冰点为-84℃。
所述二元、三元或四元混合燃料的密度大于0.9g·cm-3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于-50℃。
本发明第二方面提供一种本发明第一方面所述的三元或四元混合燃料的应用，将其用于发动机或者飞行器的推进器中。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo和Binor-S制备了具有高密度、低冰点、低粘度、高热值性能的三元和四元混合燃料。其中所述二元、三元或四元混合燃料的密度大于0.9g·cm-3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于-50℃，可以满足发动机和飞行器的特定需求。
2、本发明所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.28、THDCPD的质量分数是0.39、THTCPD的质量百分比为0.3。所述三元混合燃料的密度为1.0031g·cm-3，0℃下粘度为17.33Pa·s，-20℃下粘度为32.19Pa·s，净体积热值为41.71MJ·L-1，冰点为-91℃。
3、本发明所述四元混合燃料包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.17、Exo的质量分数为0.64、THDCPD的质量分数是0.14、THTCPD的质量分数为0.05。所述四元混合燃料的密度为1.0563g·cm-3，0℃下粘度为37.69Pa·s，净体积热值为43.92MJ·L-1，冰点为-84℃。
附图说明
无。
具体实施方式
下面对本发明通过实施例作进一步说明，不仅限于本实施例。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
本实施例提供一种二元混合燃料，其包括Binor-S和Exo，其中Binor-S的质量分数为0.40、Exo的质量分数为0.60。所述二元混合燃料的性能参数见下表3。
表1二元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0946
0℃下粘度/Pa·s 57.49
净体积热值/MJ·L-1 45.40
冰点/℃ -69
实施例2
本实施例提供一种二元混合燃料，其包括Exo和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.30、THTCPD的质量分数为0.70。所述二元混合燃料的性能参数见下表2。
表2二元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0441
0℃下粘度/Pa·s 68.83
净体积热值/MJ·L-1 43.19
冰点/℃ -69
实施例3
本实施例提供一种三元混合燃料，其包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.28、THDCPD的质量分数是0.39、THTCPD的质量百分比为0.33。所述三元混合燃料的性能参数见下表3。
表3三元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0031
0℃下粘度/Pa·s 17.33
-20℃下粘度/Pa·s 32.19
净体积热值/MJ·L-1 41.71
冰点/℃ -91
实施例4
实施例提供一种三元混合燃料，其包括Binor-S、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.20、THDCPD的质量分数是0.20、THTCPD的质量百分比为0.60。所述三元混合燃料的性能参数见下表4。
表4三元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0288
0℃下粘度/Pa·s 34.26
净体积热值/MJ·L-1 43.15
冰点/℃ -90
实施例5
本实施例提供一种四元混合燃料，其包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.17、Exo的质量分数为0.64、THDCPD的质量分数是0.14、THTCPD的质量分数为0.05。所述四元混合燃料的性能参数见下表5。
表5四元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0563
0℃下粘度/Pa·s 37.69
净体积热值/MJ·L-1 43.92
冰点/℃ -84
实施例6
本实施例提供一种四元混合燃料，其包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.20、Exo的质量分数为0.20、THDCPD的质量分数是0.20、THTCPD的质量分数为0.40。所述四元混合燃料的性能参数见下表6。
表6四元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0372
0℃下粘度/Pa·s 33.28
净体积热值/MJ·L-1 43.39
冰点/℃ -82
实施例7
本实施例提供一种四元混合燃料，其包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.20、Exo的质量分数为0.20、THDCPD的质量分数是0.40、THTCPD的质量分数为0.20。所述四元混合燃料的性能参数见下表7。
表7四元混合燃料的性质数值
实施例8
本实施例提供一种四元混合燃料，其包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.20、Exo的质量分数为0.40、THDCPD的质量分数是0.20、THTCPD的质量分数为0.20。所述四元混合燃料的性能参数见下表8。
表8四元混合燃料的性质数值
燃料性质 数值
密度/g·cm-3 1.0457
0℃下粘度/Pa·s 28.60
净体积热值/MJ·L-1 43.81
冰点/℃ -95
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于THDCPD、THTCPD、饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor-S的二元、三元或四元混合燃料，其特征在于：
所述二元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、Binor-S、THDCPD和THTCPD中的两种，其中Binor-S的质量分数为0～0.5、Exo的质量分数为0～0.9、THTCPD的质量分数为0～0.8、THDCPD的质量分数为0～0.5；
所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.1～0.4、THDCPD的质量分数是0.3～0.5、THTCPD的质量百分比为0.2～0.4；
所述四元混合燃料包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.1～0.3、Exo的质量分数为0.55～0.75、THDCPD的质量分数是0.05～0.25、THTCPD的质量分数为0.001～0.15。
2.根据权利要求1所述的二元、三元或四元混合燃料，其特征在于，所述二元、三元或四元混合燃料的密度大于0.9g·cm-3，体积净热值大于38MJ/L，0℃下粘度低于80Pa·s，冰点低于-50℃。
3.根据权利要求2所述的三元或四元混合燃料，其特征在于，所述三元混合燃料包括饱和降冰片二烯二聚体Exo、THDCPD和THTCPD，其中Exo的质量分数为0.28、THDCPD的质量分数是0.39、THTCPD的质量百分比为0.33时，混合燃料的密度为1.0031g·cm-3，0℃下粘度为17.33Pa·s，-20℃下粘度为32.19Pa·s，净体积热值为41.71MJ·L-1，冰点为-91℃。
4.根据权利要求2所述的三元或四元混合燃料，其特征在于，所述四元混合燃料包括Binor-S、Exo、THDCPD和THTCPD，其中Binor-S的质量分数为0.17、Exo的质量分数为0.64、THDCPD的质量分数是0.14、THTCPD的质量分数为0.05时，混合燃料的密度为1.0563g·cm-3，0℃下粘度为37.69Pa·s，净体积热值为43.92MJ·L-1，冰点为-84℃。
5.一种权利要求1-4所述的二元、三元或四元混合燃料的应用，其特征在于，将其用于发动机或者飞行器的推进器中。
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