亚铁氰酸过渡金属络合物燃速催化剂的合成和催化作用的研究

作者合成了亚铁氰酸(HC)、亚铁氰酸铜(Ⅱ)(FC)、亚铁氰酸四-(乙二胺)络铜(Ⅱ)(FCE)、亚铁氰酸四-(乙二胺)络钴(Ⅱ)(FCC)和亚铁氰酸四-(乙二胺)络镍(Ⅱ)(FCN)等一系列亚铁氰酸过渡金属络合物燃速催化剂,并用差热分析(DTA)研究了它们对过氯酸铵(AP)热分解催化作用;且进而研究了它们对聚醚聚氨酯(PU)复合固体推进剂燃速的催化作用.研究结果表明FC、FCE和FCC对AP热分解比铜铬氧化物(CC)只有更高的催化活性;FCE、FCC和FCN对PU推进剂具有较高的燃速催化活性;这类络合物中过渡金属离子对PU推进剂的燃速催化活性次序与对AP热分解的催化活性次序基本一致,均为:Cu~(++)>Co~(++)>Ni~(++);其中含铜络合物FC和FCE是二种具有较高催化活性的燃速催化剂.     

二茂铁衍生物作为复合固体推进剂的燃速催化剂的探讨

本文综述了二茂铁衍生物作为端羟基聚丁二烯(HTPB)和端羧基聚丁二烯(CTPB)复合固体推进剂的燃速催化剂的研制和使用概况;并对它们的制备方法和燃速催化机理也作了粗浅的探讨。最后根据二茂铁类燃速催化剂的特性以及针对当前存在的一些缺点,提出了关于开展二茂铁类燃速催化剂的科研途径和几个值得进一步研究的课题。     

新型高燃速推进剂的催化燃烧性能

研究了有机酸铅盐、有机酸铜盐、铜铬氧化物、铁化合物不同组合作为催化剂对新型复合改性双基高燃速推进剂燃烧性能的影响。发现新型的铅铁络合物与铜铬氧化物组合是一种高效的催化剂组合。在配方中添加3%的组合催化剂,可使该新型高燃速推进剂燃速(9.81 MPa)从48.78 mm/s(空白配方燃速)提高到56.66 mm/s,9.81~19.62 MPa区间内的压力指数从0.676下降到0.576。用差热分析研究了铅铁络合物和铜铬氧化物及其复合对双基粘结体系(NC NG TEGDN)和AP热分解的影响,结果表明,复合催化剂可使双基粘结体系分解峰温提前4.94℃,使AP高温分解峰温提前119.08℃,放热量从144.97 J/g增大到1 180 J/g。     

新型二茂铁类燃速催化剂评议会

航天部科研生产司于1985年12月15日至18日在湖北省襄樊市召开了新型二茂铁类燃速催化剂评议会.参加会议的有航天部、中国科学院、兵器部等十三个单位二十一名代表.会上交流的研究报告共八篇,其内容包括RF、T_(27)-2和FBB三种新型二茂铁类燃速催化剂的扩大试制及其在丁羟推进剂中的使用性能等.     

含铜有机络合物在丁羟推进剂中的作用过程初步探索

通过常压热重法、高压差热分析、夹心件中断熄火燃烧实验及SEM观察和XPS分析等多种实验观测手段,初步研究了一种能有效地降低HTPB/AP复合推进剂压强指数的含铜有机络合物(TP)的作用过程。研究表明,TP通过促进氧化剂AP的高温分解过程促进推进剂的燃速;TP的作用效果与这种化合物的耐热性和燃烧过程中各种产物的性质有关。对典型催化剂TP的研究结果为筛选燃速催化剂和进一步研究燃速催化机理提供了分析的依据。     

TMO复合催化剂对AP推进剂燃速催化作用研究

系统地考察了4种TMO催化剂(CuO、Fe₂O₃、Co₂O₃和Cr₂O₃)及其等质量比(1∶1)的6种TMO复合催化剂对AP/HTPB和AP/Al/HTPB两类复合固体推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明, TMO复合催化剂对推进剂燃速的影响可分为正协同效应、无协同效应和负协同效应3类;具有正协同效应的TMO复合催化剂提高燃速效果最佳, TMO复合催化剂对AP复合推进剂燃速的影响取决于推进剂的种类, 协同效应的类属和单一TMO催化剂的催化活性。      

超微细氧化剂对改善固体推进剂燃烧性能的作用

通过对40篇文献的分析,综述了超细、微细高氯酸铵(AP)、硝胺(RDX,HMX)对提高AP-复合推进剂、硝胺-复合推进剂及AP/硝胺复合改性双基推进剂燃烧性能所起的作用。论述了超细AP,多孔AP明显提高燃速及微细硝胺消除燃速-压力曲线拐点的作用,并以数据图表说明了超细,微细AP、硝胺推进剂在高效燃速催化剂、聚叠氮含能粘合剂等有利条件的协同作用下获得很高燃速和比冲的事例。     

增塑剂及燃烧催化剂对BAMO-THF复合推进剂性能的影响

采用混合硝酸酯(NG+DEGDN)和2,2-二硝基丙醇缩甲醛与2,2-二硝基丙醇缩乙醛混合物(A3)研究了增塑剂对3,3-二叠氮甲基氧丁环-四氮呋喃共聚醚(BAMO-THF)复合推进剂燃速、力学性能的影响。结果表明NG+DEGDN增塑的推进剂燃速和力学性能均优于A3。另外,研究了一种有机过渡金属燃速催化剂(代号OME)对BAMO-THF复合推进剂性能的影响。在显著提高BAMO-THF复合推进剂燃速同时,OME还可提高该体系力学性能。X射线光电子能谱(XPS)分析表明OME与粘结剂中叠氮基团存在作用力。     

国外二茂铁类燃速催化剂研究的新进展

本文综述二茂铁类燃速催化剂研究的最新进展,着重介绍几种引人注目的常用和新发展的燃速催化剂;同时,也涉及这类催化剂的挥发性和对AP及推进剂热分解的催化作用.最后分析了这类催化剂今后的发展趋向.     

燃速催化剂与固化催化剂的交叉作用

本文研究了燃速催化剂与固化催化剂的交叉作用.作为燃速催化剂的有机和无机铅盐都程度不同地催化端羟基聚醚(HTPE)与多异氰酸酯(PAPI)的固化反应.有机铝盐的催化活性优于无机铅盐.水杨酸铅((LS)和邻氨基苯甲酸铅(OAB-Pb)中的活泼氢不干扰固化反应的进行.这种交叉作用对于简化推进剂的制造工艺过程是有利的.     

超高燃速推进剂的燃速催化剂研制

合成了三种含铜或／和铅的有机金属化合物燃速催化剂ＰＡＣ、ＰＡＰＣ和ＰＡＰ,它们对ＡＰ微孔固体推进剂燃烧有显著催化作用,其中ＰＡＣ和ＰＡＰＣ能使该推进剂在５ＭＰａ～２５ＭＰａ压力范围内达到１ｍ／ｓ以上的超高燃速,燃烧较为平稳。通过热分析和实测燃速等探讨了催化剂对推进剂催化燃烧的主要作用阶段。     

催化剂及加入方法对HTPB复合推进剂燃烧性能的影响

通过热重分析(TG),差热分析(DTA)、高压差热分析(HPDTA),对三种催化剂(亚铬酸铜C,C、铜的有机络合物TP和铜、铬、铅盐的混合物TX)、催化剂和胶的混合物、催化剂和高氯酸铵(AP)的混合物、催化剂与AP的共同结晶物(简称共晶)的热解特性进行了研究.还对配方相同,仅催化剂加入方法不同的HTPB推进剂及不同部位、不同方法加入催化剂的AP-HTPB夹心件作了燃速测试.实验研究的结果表明:三种催化剂对AP的凝相放热反应均有加速催化作用:在AP结晶中加入催化剂的催化效率高于以混合方法加入催化剂的催化效率,进而对其机理作了探讨.     

降低硝酸酯增塑聚醚推进剂燃速研究

采用调节硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的配方组分、添加燃速调节剂等手段开展了降低环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚/硝化甘油/硝化二乙二醇/黑索金/高氯酸铵(P(E-CO-T)/NG/DEGDN/RDX/AP)类NEPE推进剂燃速的研究。结果表明,增大AP粒径、降低NG/DEGDN的比例、适当降低AP含量、添加少量燃速调节剂,可达到降低燃速的目的。通过对NEPE推进剂配方组分的调节,在燃速调节剂三醋酸甘油酯/聚甲醛/蔗糖八醋酸酯以1∶1∶1配比添加时,其7.0 MPa下的燃速可降至6.87 mm/s。     

硝胺/高氯酸铵/丁羟推进剂高压燃烧特性

研究了低铝含量(5％)的NA(硝胺)／AP／HTPB推进剂高压(15MPa～22MPa)燃烧特性。结果表明：二茂铁衍生物(RMT)能大幅提高推进剂燃速和降低高压燃速压强指数。随着RDX含量(15％～35％)增加，推进剂燃速基本不变；而HMX(15％～30％)含量增加，燃速呈降低趋势。提高配方中RMT含量、细AP的含量或采用RMT，铬酸盐组合催化剂的方法都可将NA／AP／HTPB推进剂高压压强指数降低到0．45以下。     

推进剂燃速预估

作者对小粒子组合模型(PEM)中的某些公式及参数进行了修改.在此基础上,计算了35组含铝丁羟推进剂的燃速,考察了氧化剂级配及催化剂等对推进剂燃速的影响.燃速计算值与实测值符合程度高,即90%的计算燃速值与实测值的相对误差在±10%之内.     

铝镁贫氧推进剂低压可燃极限研究

采用推进剂静态燃速测试和非壅塞式固体火箭冲压发动机实验的方法,研究了铝镁贫氧推进剂配方对其低压可燃极限的影响。研究表明,增加氧化剂的含量、添加燃速催化剂和采用超细金属添加剂,可以拓宽铝镁贫氧推进剂的低压可燃极限,满足非壅塞式固体火箭冲压发动机的基本要求。     

新型含铜催化剂对RDX／HTPB推进剂燃速影响的研究

用热分析方法筛选出两含铜催化剂对ＲＤＸ／ＨＴＰＢ推进剂进行了配方试验研究，采用声发射法测定４－８ＭＰａ条件下药条燃速，由实验结果可看出：这两种新型含铜催化剂对提高燃速，降低燃速压强指数有明显效果；燃速提高４２％，压强指数降低１４％，经适当组合，可进一步提高燃速，降低燃速压强指数。     

在高燃速推进剂中粗颗粒铝粉的作用

本文用50μm铝粉作复合固体推进剂金属燃料,与大量超细氧化剂(AP)组成合理级配,改善了药浆流变特性,有利于提高燃速。50μm铝粉的推进剂药条的燃速及φ118发动机推进剂的燃速比相应的填加30μm铝粉的高2～3mm/s。讨论了50μm铝粉对推进剂工艺和燃速所起的作用。     

复合固体推进剂燃速及压力指数的理论预测

本文在原始BDP多火焰燃烧模型的基础上,对多分散的氧化剂颗粒和扩散火焰距离进行了简化计算,对含铝和含催化剂的计算亦进行了简化处理。设计的程序较为简短,能在带FORTRAN语言的各种类型微型机上实行快速运算,计算与实测结果的对比,其精度在10％以内。理论计算还预示:凡能增大AP焰反应速度的燃速催化剂,具有大幅度提高燃速和降低压力指数的效果;选择的氧化剂颗粒级配若D(相当)接近80微米时,能达到提高燃速与降低压力指数的作用。     

推进剂燃速与催化剂影响铝凝聚-燃烧的实验研究

本文采用多种实验技术对含铝推进剂燃速与铝的凝聚-燃烧的关系进行了研究.实验结果表明,在基本配方确定之后,催化剂含量过高对铝的燃烧不利;同时,还指出燃速是影响铝凝聚-燃烧的因素之一,但不是主要的因素,两者之间的关系不是单调的线性关系,简单地认为“增大燃速,铝凝聚程度减小”的看法,是不够妥当的.