[发明专利]一种燃料组合物及其应用

说明书

本公开涉及一种燃料组合物及其应用，该组合物包含螺环化的笼状烃、挂式四氢双环戊二烯、金刚烷组分和烷烃调和组分；相对于100重量份的所述螺环化的笼状烃，所述挂式四氢双环戊二烯的含量为43～950重量份，所述金刚烷组分的含量为7～150重量份，所述烷烃调和组分的含量为7～150重量份。本公开的燃料组合物密度大、体积热值高、低温性能良好，解决了现有大比重燃料密度和体积热值不理想的问题，可用作飞行器的燃料。

技术领域

本公开涉及燃料推进剂领域，具体地，涉及一种燃料组合物及其应用。

背景技术

高密度烃类化合物具有高密度和高体积燃烧热值，是一种新型的合成燃料，主要用在航天飞行器的推进剂中。目前高密度多环烃类燃料是航天飞行器燃料的主要成份，多为液体燃料，对其性能研究的比较多；而高密度笼状类燃料多为固体，仍处于合成研究阶段，主要被用作高能添加剂，可通过与其它燃料进行复配来提高燃料的体积燃烧热值及其它性能。将低温性能优良的燃料与拥有大密度、高体积热值的组分进行复配，来获得同时具有大密度、高体积热值与良好低温性能碳氢燃料是目前制备新型的高密度液体碳氢燃料常用方法之一。通过这种方法可用较低的成本来获得性能更加优良的高密度烃类燃料。同时还可以通过改变复配燃料中各种组分的比例来调节复配燃料的性能，以使其最大程度上满足不同飞行器的要求。

目前对复配燃料的研究，主要是将低温性能良好的高密度液体碳氢燃料挂式四氢双环戊二烯(JP-10)，与其它低温性能欠佳但密度与体积热值均较高的燃料组分进行复配。例如，由20～25％RJ-5燃料、65～70％JP-10燃料及10～12％甲基环己烷(质量含量)三种不同组分复配制得的JP-9燃料虽然冰点降低、粘度变化也不大，但是其密度与体积热值等增加幅度不大。另外，由60％RJ-5与40％JP-10(质量含量)双组分复配制得的RJ-6燃料，低温性能稍有改变、闪点却高至313℃，这表示其燃烧性能劣化严重。还有，将JP-10燃料、质量含量为5～20％的甲基全氢环戊二烯三聚体及少量C5烃类进行复配，所制得的复配燃料，其性能与JP-10燃料相比，基本无变化，但是此种复配方法却可以减少JP-10燃料的用量。目前对于使用JP-10燃料制备出的燃料组合物仍然存在燃烧性能劣化、低温性能欠佳等缺点。

发明内容

本公开的目的是提供一种密度较大、体积热值较高、低温性能良好的液体碳氢燃料组合物。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种燃料组合物，包含螺环化的笼状烃、挂式四氢双环戊二烯、金刚烷组分和烷烃调和组分；

相对于100重量份的所述螺环化的笼状烃，所述挂式四氢双环戊二烯的含量为43～950重量份，所述金刚烷组分的含量为7～150重量份，所述烷烃调和组分的含量为7～150重量份；

其中，所述螺环化的笼状烃具有如下式(1)所示的结构；

n为1、2或3，环A代表笼状烃环，所述环A为五环笼状烃，所述环A具有8-12个碳原子；R₁和R₂各自独立地为选自氢、氘、卤素原子、C1～C6的烷基、C2～C4的烯基、C2～C4的炔基和C3～C6的环烷基中的一种或几种；m₁为选自1～10中的任意整数，m₂为选自1～8中的任意整数；

所述金刚烷组分包含金刚烷和/或取代的金刚烷；所述取代的金刚烷的取代基选自C1～C6的烷基中的一种或几种；

所述烷烃调和组分包含C9～C14的烷烃中的一种或几种。

可选地，相对于100重量份的所述螺环化的笼状烃，所述挂式四氢双环戊二烯的含量为30～200重量份，所述金刚烷组分的含量为5～30重量份，所述烷烃调和组分的含量为15～50重量份。

可选地，所述螺环化的笼状烃20℃的密度为0.98～1.20g/cm³，体积热值为40.0～50.0MJ/L。