[发明专利]用于降低硝胺类推进剂压强指数的燃速催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及硝胺类固体推进剂中LaOCl-Mn复合氧化物的制备及对推进剂燃烧性能的影响。

背景技术

固体推进剂的燃速压强指数(简称压强指数)是固体火箭发动机的重要技术参数，除特殊的可控发动机需要固体推进剂具有高的压强指数外，一般战略和战术用固体火箭发动机，为了保证弹道性能稳定和发动机工作的可靠性，都需要固体推进剂有低的压强指数。硝铵类推进剂(尤其是高能NEPE推进剂，即硝酸酯增塑的聚醚推进剂)中由于大量环四亚甲基四硝基胺(HMX)或黑索今(RDX、1，3，5-三硝基-1，3，5-三氮杂环己烷、又称环三亚甲基三硝胺)的引入使推进剂的燃速压强指数明显提高(在0.5以上)，燃速调节困难。因此为获得良好的发动机性能，降低压力指数成为NEPE等高能硝胺类推进剂的一个关键技术。

研究表明：纳米LaCoO₃，纳米氧化镧对含有AP的RDX基爆炸混合物及黑索今的热分解具有催化作用；在双基推进剂中，多种纳米复合氧化物经过包覆后，能使某些双基推进剂在低压下燃速提高2～3倍，压强指数下降，并出现平台和负压强指数；在高能NEPE推进剂中，研究表明：纳米碳酸铅与硝酸酯有良好的相容性，对降低NEPE推进剂压力指数有显著作用，含量为1％和2％时分别使该推进剂压力指数降至0.54和0.52，接近大型导弹的应用水平。8-羟基喹啉金属盐均能提高NEPE推进剂4.0-10.0MPa压强下的燃速，并不同程度地降低其燃速压强指数。以上研究表明：纳米氧化物催化剂作为燃速催化剂表现了较好的效果。但由于铅、铜盐的毒性再加上目前NEPE推进剂的燃烧性能尚不尽如人意，所以仍需开展燃速催化剂及推进剂燃烧性能的研究工作。

发明内容

由于制备方法影响所得产品的催化性能，所以本发明通过硬脂酸溶液燃烧法合成了LaOCl-Mn复合氧化物，实验发现：它与硬脂酸凝胶燃烧法所得的粉体性能有很大的不同。本发明通过燃烧不同比例的硝酸镧，氯化锰与硬脂酸所生成的硬脂酸络合物溶液，直接获得LaOCl-Mn复合氧化物，将其用作硝胺类推进剂(如NEPE推进剂，硝胺改性双基推进剂)的燃速催化剂，研究表明：能有效的降低推进剂的压强指数，提高燃烧性能。

本发明是采用以下列方案实现的：

LaOCl-Mn复合氧化物的制备方法：(1)按摩尔比硝酸镧∶氯化锰∶硬脂酸＝1∶1∶(7-10)，称量硝酸镧，氯化锰，硬脂酸。在油浴加热条件下，先将硬脂酸熔融，恒温磁力搅拌下，将硝酸镧、氯化锰固体熔于熔融硬脂酸中，控温110～118℃，使其生成均匀的硬脂酸络合物溶液，将其置于500-600℃马弗炉中，使其燃烧后，得到LaOCl-Mn复合氧化物产物。

本发明还提供了不同硬脂酸比例所合成LaOCl-Mn复合氧化物添加不同量时对高能硝胺类NEPE推进剂燃烧性能的影响。将LaOCl-Mn复合氧化物直接外加，加入量为0.5-5.0％；配方固含量～75％。粘合剂体系：PET/N-100；增塑剂：NG/TEGDN；填料：HMX/AP/Al。

NEPE推进剂制备：将各样品按设计参数配制，用HKV-II型立式捏合机真空捏合，浇注，50℃固化7天后，将推进剂样品制成5mm×5mm×100mm药条并用聚乙烯醇包覆，利用静态恒压燃速仪在20℃测定燃速，测试方法参照GJB-770B-2005方法706.1。

硝胺改性双基推进剂配方组成：催化剂加入量为1.1-2.1％，其余为RDX，硝化棉，硝甘等。

实验表明：通过加入0.5％-3.0％LaOCl-Mn复合氧化物，提高了推进剂在低压时燃速，降低了其在高压时的燃速，明显的降低了硝胺类推进剂的压强指数。

本发明具有以下的优点及效果：

对于制备方法，本发明所使用的原料易得，且无毒。所采用的制备工艺具有快速简单，方便，且易实现工业化等特点。所制备的LaOCl-Mn复合氧化物与推进剂相容性好，无需包覆等处理。这些优势是目前常用铅、铜盐燃速催化剂所无法比拟的。

附图说明

图1是按摩尔比硝酸镧∶氯化锰∶硬脂酸＝1∶1∶8样品LaOCl-Mn复合氧化物SEM图，表明所得粉体为纳米聚集体。X-射线显示为LaOCl与无定形粉体的混合物，即LaOCl-Mn复合氧化物。

具体实施方式

实施例1