專利名稱：金屬甲酸鹽作為燃燒催化劑在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬甲酸鹽作為燃燒催化劑在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃燒催化劑是調(diào)節(jié)固體推進(jìn)劑燃燒性能不可或缺的組份之一，是固體推進(jìn)劑配方中關(guān)鍵的功能材料。為改善固體推進(jìn)劑燃燒性能，根據(jù)固體發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的需求，通常希望推進(jìn)劑具有燃速可調(diào)范圍寬和壓強(qiáng)指數(shù)低的燃燒特性，而這種燃燒特性主要通過(guò)添加燃燒催化劑實(shí)現(xiàn)。雙基推進(jìn)劑和丁羥推進(jìn)劑是用于火箭和導(dǎo)彈的一類高能燃料，其缺點(diǎn)是燃速較低、壓力指數(shù)較高，需要加入燃燒催化劑來(lái)調(diào)節(jié)燃燒性能。根據(jù)提高燃速的幅度不同，使用的燃燒催化劑也不同。羥基二茂鐵的衍生物RF、二茂鐵的酯類衍生物FBB和多核二茂鐵燃速催化劑GFP可使丁羥推進(jìn)劑的燃速在1(T100 mm/s(6. 86、. 8MPa)范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，特別是GFP的性能類似于國(guó)外的卡托辛催化劑，適用于研制3(T76 mm/s(6. 86MPa)高燃速丁羥推進(jìn)劑。雖然二茂鐵及其衍生物能大幅度提高推進(jìn)劑燃速，但目前二茂鐵在推進(jìn)劑中易遷移、易揮發(fā)的問(wèn)題尚未得到根本解決，且二茂鐵及其衍生物的價(jià)格昂貴、成本高，限制了其應(yīng)用。八十年代前后，國(guó)外學(xué)者開(kāi)始了過(guò)渡金屬氧化物(TMO)對(duì)推進(jìn)劑燃燒及AP熱分解性能影響的研究。Kishore等人對(duì)F%03、Co2O3> MnO2, CoO, Cu2O對(duì)AP及推進(jìn)劑的熱分解性能進(jìn)行了研究。Santacesaria等人也對(duì)Co203、Fe203> CoO和Co3O4對(duì)AP熱分解特性的影響進(jìn)行了研究。Hermoai和&ilmon研究了過(guò)渡金屬氧化物Mn02、CoO和Ni2O3對(duì)AP熱分解特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)TMO能催化加速AP的熱分解反應(yīng)，從而提高AP推進(jìn)劑的燃速。近年來(lái)，配合物作為燃燒催化劑得到了廣泛研究。研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸鉍和2，4-二羥基苯甲酸鉍是雙基系推進(jìn)劑的良好燃燒催化劑，它們可顯著提高雙基推進(jìn)劑的燃速，并降低其壓強(qiáng)指數(shù)，且與銅鹽和少量炭黑復(fù)合后，催化效果更佳。張衡等人(火炸藥學(xué)報(bào)， 2001, 24(3): 7-9)以3-硝基鄰苯二甲酸和硝酸氧鋯為原料制備了 3-硝基鄰苯二甲酸鋯， 并研究了其對(duì)雙基系推進(jìn)劑燃燒性能的影響，發(fā)現(xiàn)3-硝基鄰苯二甲酸鋯對(duì)雙基系推進(jìn)劑燃燒具有良好的催化作用，可明顯提高推進(jìn)劑低壓段的燃速，并顯著降低高壓段的燃速壓力指數(shù)，其與銅鹽復(fù)合后，可進(jìn)一步提高燃速和降低燃速壓力指數(shù)。關(guān)大林等(固體火箭技術(shù)，1999，22(2) 45-47)也研究了一種無(wú)毒安全的化合物Ba (ΝΤΟ) . 3H20在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用。樊學(xué)忠等(含能材料，2007，15(4) 316-319.)將NTO鉛鹽和NTO銅鹽作為含能燃燒催化劑用于AP (高氯酸銨)-CMDB推進(jìn)劑中，并對(duì)其催化特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)NTO 鉛、銅衍生物均可提高AP-CMDB推進(jìn)劑較低壓強(qiáng)(廣7 MPa)下的燃速，而使較高壓強(qiáng)(1(Γ20 MPa)下的燃速降低，并可使推進(jìn)劑的燃速壓強(qiáng)指數(shù)降低。鄧敏智等(固體火箭技術(shù)，2003， 沈(3) :53-55)研究了四唑鹽在含黑索今的微煙復(fù)合改性雙基推進(jìn)劑中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)四唑類的金屬鉛鹽具有較好的催化作用，其可降低6 10 MPa壓強(qiáng)區(qū)間的壓強(qiáng)指數(shù)。趙鳳起等(兵工學(xué)報(bào)，2004，25(1) 30-33)研究了 5-亞二甲基四唑鉛、銅和鍶鹽，苯基四唑鉛、銅和鍶
3鹽作為燃燒催化劑的應(yīng)用。催化燃燒過(guò)程是可燃物與氧氣發(fā)生的氧化反應(yīng)，氧含量高低對(duì)燃燒過(guò)程中能量的提高可能是非常重要的?，F(xiàn)有配合物型燃燒催化劑中氧的含量不高，這可能會(huì)限制其在某些方面性能的發(fā)揮，本發(fā)明著眼于篩選高含氧的配合物型燃燒催化劑。通過(guò)計(jì)算，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)羧酸分子中氧含量差別很大，表1為最常見(jiàn)的甲酸、丙二酸和對(duì)苯二甲酸氧含量對(duì)比。
權(quán)利要求
1.金屬甲酸鹽作為燃燒催化劑在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，金屬甲酸鹽包括無(wú)水甲酸鹽或含有溶劑分子的甲酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述應(yīng)用，所述溶劑分子為水、甲醇、乙醇、丙醇或乙腈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，金屬甲酸鹽為化學(xué)元素周期表中s區(qū)金屬的甲酸鹽、P區(qū)金屬的甲酸鹽、d區(qū)金屬的甲酸鹽、ds區(qū)金屬的甲酸鹽或f區(qū)金屬的甲酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用，金屬甲酸鹽為無(wú)水或含有溶劑分子的甲酸鋰、甲酸鈉、甲酸鉀、甲酸鎂、甲酸鈣、甲酸鍶、甲酸鋇、甲酸鉛、甲酸錫、甲酸鉍、甲酸銻、甲酸錳、甲酸鉻、甲酸鐵、甲酸鈷、甲酸鎳、甲酸銅、甲酸鋅、甲酸鎘、甲酸鑭、甲酸鈰、甲酸鐠、甲酸釹。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述應(yīng)用，金屬甲酸鹽為無(wú)水或含有溶劑分子的甲酸鋇、甲酸鉛、甲酸錫、甲酸鉍、甲酸鉻、甲酸鐵、甲酸鈷、甲酸鎳、甲酸銅、甲酸鑭、甲酸鈰。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了甲酸鹽作為燃燒催化劑在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用，所述金屬甲酸鹽包括無(wú)水甲酸鹽或含有溶劑分子的甲酸鹽，為化學(xué)元素周期表中s區(qū)金屬的甲酸鹽、p區(qū)金屬的甲酸鹽、d區(qū)金屬的甲酸鹽、ds區(qū)金屬的甲酸鹽或f區(qū)金屬的甲酸鹽。本發(fā)明公開(kāi)的甲酸鹽在所有羧酸鹽中具有最高的氧含量，發(fā)明人通過(guò)大量例證表明，與組成近似的醋酸鹽相比，甲酸鹽具有更突出的燃燒催化性能，可用作推進(jìn)劑組分中的燃燒催化劑。
文檔編號(hào)B01J31/04GK102335625SQ20111019890
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者任瑩輝, 肖丹妮, 謝鋼, 趙鳳起 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所