新型含能季铵盐降速剂应用研究

发布时间：2020-08-22 10:14

【摘要】：多级固体导弹的巡航发动机需要低燃速、高比冲推进剂。目前,常用的草酸铵(AO)和碳酸盐等惰性降速剂存在用量大、不含能等不足,即在降低推进剂燃速的同时,也显著降低了推进剂的能量性能。季铵盐虽仍为惰性降速剂,但用量较低,能减小推进剂能量降低的幅度。将含能基团与季铵盐结合,形成新型含能季铵盐,可在降低AP/Al/HTPB推进剂燃速的同时,进一步减小对推进剂能量性能的降低幅度。本文设计了新型含能季铵盐降速剂,分析了含能季铵盐结构与性能的关系。系统考察了含能季铵盐降速剂对AP/Al/HTPB推进剂爆热、燃速和燃速压强指数的影响规律,筛选出了最佳的含能季铵盐降速剂。探索了AP/Al/HTPB推进剂中含能季铵盐的高效降速机理。设计的系列含能季铵盐降速剂分子结构特征为:引入四唑环作为含能基团,与四唑环正氮原子和季铵盐正氮原子相连的烷基为取代基,阴离子选择Cl或Br两种卤素。采用分子计算和pH值测定等方法,分析了含能季铵盐结构与性能的关系。实测结果表明,含能季铵盐降速剂均降低了AP/Al/HTPB推进剂的爆热,其中EQAS2-4/10-1对推进剂爆热的降幅最小;第Ⅰ组(5个烷基均相同)的含能季铵盐中EQAS4-5、第Ⅱ组(4个短链烷基、1个长链烷基)中EQAS2-4/10-1和EQAS2-4/12-1均使AP/Al/HTPB推进剂燃速降幅大于20%,具有很好的降速效果;筛选出高效含能季铵盐降速剂为EQAS2-4/10-1:当其添加量为0.5%wt时,AP/Al/HTPB推进剂的爆热降幅最小、推进剂的燃速和燃速压强指数降幅最大。红外和SEM-EDS分析发现含能季铵盐可与AP颗粒表面形成氢键,发生极性吸附,这是含能季铵盐高效降速的主要原因。第Ⅰ组含能季铵盐中,烷基碳原子数越少,碱性越强,越有利于与AP形成氢键;第Ⅱ组含能季铵盐中,长链烷基碳原子数多的含能季铵盐与AP形成氢键的能力相对较强。DSC-TG联用研究发现,含能季铵盐的热分解过程均出现了明显的放热峰,表现出其含能的特性;含能季铵盐对AP/含能季铵盐体系中AP低温分解特性和AP高温分解的影响是含能季铵盐降低AP/Al/HTPB推进剂燃速的主要原因。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ760.33;V512
【图文】：

烷基三甲基季铵盐结构通式

型：盐[38]。式中 R 为碳原子数在 1团。 1.3 烷基三甲基季铵盐结构通有一条烷基长链，相对而[39]。式中 R、R′为碳原子数在基团。常用于柔软剂。

图 1.3 烷基三甲基季铵盐结构通式中只含有一条烷基长链，相对而言成本基季铵盐[39]1.4 所示。式中 R、R′为碳原子数在 10-18阴离子基团。常用于柔软剂。图 1.4 双烷基二甲基季铵盐结构通式盐1.5 所示。

【参考文献】

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本文编号：2800564