本發(fā)明涉及固體推動(dòng)劑領(lǐng)域，具體是一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代推進(jìn)劑系統(tǒng)中，高穩(wěn)定性，高性能以及高靈活可控性是其主要發(fā)展方向。推進(jìn)系統(tǒng)主要有液體推進(jìn)和固體推進(jìn)兩種。液體推進(jìn)系統(tǒng)雖然技術(shù)較固體推進(jìn)劑系統(tǒng)成熟，具有較好的點(diǎn)火、熄火的可控性能，但是其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)較為復(fù)雜，存在諸多的類似閥門的活動(dòng)部件，需另行設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性高精度的操作系統(tǒng)，致使成本較高。此外，液體推進(jìn)系統(tǒng)所使用的液體推進(jìn)劑具有一定的毒性，對(duì)人體傷害較大。而固體發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件少，可靠性高，其發(fā)展較為迅速。電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑不需要外加附件，可直接通過(guò)電源進(jìn)行點(diǎn)火，易于控制，安全性高。將其應(yīng)用于固體發(fā)動(dòng)機(jī)，能大大簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化，從而具有更高的響應(yīng)特性。鋁粉具有較高的燃燒熱值，尤其是微米/納米鋁粉，常被用作固體推進(jìn)劑的燃料組分，它不僅可以抑制不穩(wěn)定燃燒，提高燃速，增加比沖，同時(shí)還可以降低壓強(qiáng)指數(shù)。將其應(yīng)用于電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑中能有效地改善推擠進(jìn)的性能，對(duì)于電控固體推進(jìn)劑的發(fā)展具有重要意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，固體推動(dòng)劑燃速不易控制、制備工藝復(fù)雜、產(chǎn)氣量小、燃燒產(chǎn)物會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑及其制備方法，其特征在于，包括以下原料及其重量份數(shù)：將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為10～18％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于50～60℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度大于70％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為100～120℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為2～6小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為100～400轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為0.5～3小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在35～50℃條件下靜置5～8天后，得到固化成型的產(chǎn)品。進(jìn)一步，所述原料中的硝酸羥胺為市售的無(wú)色晶體。進(jìn)一步，所述原料中的共溶性氧化劑包括硝酸銨、乙醇胺硝酸鹽、乙二胺硝酸鹽、三乙醇胺硝酸鹽、硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或幾種。進(jìn)一步，所述原料中的聚乙烯醇其摩爾分子量為10.1萬(wàn)～19.5萬(wàn)。進(jìn)一步，所述鋁粉顆粒粒徑為50nm～20μm。進(jìn)一步，所述燃速催化劑為炭黑、二茂鐵、巴特辛、叔丁基二茂鐵、卡托辛、木炭中的一種或幾種。進(jìn)一步，所述的燃料粉為C、H、O化合物，包括羥甲基纖維素、羥乙基纖維、木糖醇、山梨糖醇、直鏈淀粉、支鏈淀粉、環(huán)糊精，蔗糖中的一種或幾種。進(jìn)一步，所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種。本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明的電控固體推進(jìn)劑本身具有較高的能量，其燃燒產(chǎn)氣量大，相比傳統(tǒng)電點(diǎn)火推進(jìn)劑具有點(diǎn)火電壓低的特點(diǎn)；2)本發(fā)明電控固體推進(jìn)劑對(duì)火焰顯示較好的鈍感特性，只有在施加電壓的情況下才能點(diǎn)火燃燒，且其燃燒大小可以通過(guò)調(diào)節(jié)電壓大小來(lái)進(jìn)行調(diào)控；3)本發(fā)明電控固體推進(jìn)劑制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，安全性高，綠色環(huán)保，易于連續(xù)化生產(chǎn)。附圖說(shuō)明圖1是以聚乙烯醇為粘合劑的非金屬推進(jìn)劑DTG曲線；圖2是含1％炭黑的非金屬推進(jìn)劑DTG曲線；圖3是以聚乙烯醇為粘合劑含5％鋁的金屬推進(jìn)劑DTG曲線；圖4是含1％炭黑、5％鋁的金屬推進(jìn)劑DTG曲線；圖5是(a)非金屬推進(jìn)劑、(b)含1％炭黑的非金屬推進(jìn)劑、(c)含5％鋁金屬推進(jìn)劑、(d)含1％炭黑和5％鋁的金屬推進(jìn)劑TGA曲線的疊加。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1：一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑，其特征在于，包括若干種配方，所述配方如表1所示；表1所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種；將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為15％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于50℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度為93.2％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為110℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為4小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為200轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為1小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在38℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中7天后，得到固化成型的產(chǎn)品。如圖1所示為本實(shí)施例中以聚乙烯醇為粘合劑的非金屬推進(jìn)劑DTG曲線；將本實(shí)施例中得到的固體推進(jìn)劑的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表2所示；表2實(shí)施例2：一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑，其特征在于，包括若干種配方，所述配方如表3所示；表3所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種；將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為15％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于60℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度為93.2％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為110℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為4小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為300轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為0.5小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在45℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中7天后，得到固化成型的產(chǎn)品。如圖2所示為含1％炭黑的非金屬推進(jìn)劑DTG曲線；將本實(shí)施例中得到的固體推進(jìn)劑的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表4所示；表4密度/g/cm31.62燃速/mm/s1.77燃?xì)馄骄肿恿?g/mol24.65燃燒溫度/℃1907殘?jiān)?％5.0藥漿試用期>2小時(shí)實(shí)施例3：一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑，其特征在于，包括若干種配方，所述配方如表5所示；表5所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種；將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為15％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于60℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度為93.2％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為110℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為4小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為300轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為0.5小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在45℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中7天后，得到固化成型的產(chǎn)品。如圖3所示為以聚乙烯醇為粘合劑含5％鋁的金屬推進(jìn)劑DTG曲線；將本實(shí)施例中得到的固體推進(jìn)劑的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表6所示；表6密度/g/cm31.61燃速/mm/s1.79燃?xì)馄骄肿恿?g/mol24.82燃燒溫度/℃2035殘?jiān)?％5.7藥漿試用期>2小時(shí)實(shí)施例4：一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑，其特征在于，包括若干種配方，所述配方如表7所示；表7所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種；將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為15％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于60℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度為93.2％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為110℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為4小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為300轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為0.5小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在45℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中7天后，得到固化成型的產(chǎn)品。如圖4所示為含1％炭黑、5％鋁的金屬推進(jìn)劑DTG曲線；將本實(shí)施例中得到的固體推進(jìn)劑的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表8所示；表8實(shí)施例5：一種含鋁富燃料電點(diǎn)火固體推進(jìn)劑，其特征在于，包括若干種配方，所述配方如表9所示；表9所述添加劑包括玉米糖漿、羥基硅油、甘油以及磷酸三丁酯中的一種或兩種；將稱量好的原料進(jìn)行以下步驟：1)硝酸羥胺的處理將原料中的硝酸羥胺配置成濃度為15％的硝酸羥胺水溶液，并將配置好的溶液置于60℃條件下進(jìn)行旋蒸，得到濃度為93.2％的硝酸羥胺水溶液；2)聚乙烯醇的熱處理將原料中的聚乙烯醇置于熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中進(jìn)行熱處理；所述熱處理的溫度范圍為110℃，所述熱處理的時(shí)間范圍為4小時(shí)；3)推進(jìn)劑的制備3.1)在室溫條件下，將步驟1)中得到的濃縮后的硝酸羥胺溶液、步驟2)中得到的熱處理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反應(yīng)器中，真空攪拌，得到攪拌均勻的藥漿；所述攪拌速率范圍為300轉(zhuǎn)/分鐘；所述攪拌時(shí)間范圍為0.5小時(shí)；3.2)將步驟3.1)中得到的攪拌均勻的藥漿在常壓或真空條件下，灌注至燃燒室或模具，在45℃熱風(fēng)循環(huán)干燥箱中7天后，得到固化成型的產(chǎn)品。如圖5所示，(a)非金屬推進(jìn)劑、(b)含1％炭黑的非金屬推進(jìn)劑、(c)含5％鋁金屬推進(jìn)劑、(d)含1％炭黑和5％鋁的金屬推進(jìn)劑TGA曲線的疊加。將本實(shí)施例中得到的固體推進(jìn)劑的性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表10所示；表10密度/g/cm31.68燃速/mm/s1.74燃?xì)馄骄肿恿?g/mol24.67燃燒溫度/℃2026殘?jiān)?％5.5藥漿試用期>2小時(shí)當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3