[发明专利]一种与70%-98%过氧化氢自燃的四组分系燃料

说明书

技术领域

本发明涉及与过氧化氢自燃的无毒混合燃料(NHMF)技术。

背景技术

与过氧化氢自燃的混合燃料早在1944年问世，是由氰铜酸钾、水合肼、甲醇等三组分混合而成，用于纳粹德国Me163截击机的Walter109-509火箭发动机。该燃料毒性大和比冲低，未进一步应用和发展。

美国海军空战中心(NAWC)在1997年研制了国外最早的一种无毒自燃混合燃料(NHMF)，是由醋酸锰四水合物、甲醇等二组分混合而成的Block0燃料。该燃料与96.5％-98.3％过氧化氢自燃的平均点火延迟期为15.54ms-16.73ms，主要问题是易老化变质和比冲低。

1997年后，美国、中国和俄罗斯的一些科研单位都进一步研究此类燃料，仍以美国海军空战中心(NAWC)的研究最好，从550种燃料中篩选出来的一种醚类燃料和三种胺类燃料都有好的综合性能，与96％-98％过氧化氢自燃的点火延迟期缩短到4ms-13ms。但是，这四种燃料的配方未公开。

发明内容

针对与过氧化氢自燃的无毒混合燃料(NHMF)现有技术中有配方的易老化变质、比冲低和点火延迟期偏长，没有这些问题的却未公开配方，且配对与96％-98％过氧化氢自燃，本发明给出没有这些问题的一种与70％-98％过氧化氢自燃的四组分系燃料。

本发明的与70％-98％过氧化氢自燃的四组分系燃料有主催化剂、副催化剂、溶剂、燃烧剂等四组分，其中主催化剂和副催化剂是必不可少的组分，而溶剂和燃烧剂是可以减去的组分。减去燃烧剂成三组分燃料。溶剂和燃烧剂都减去成二组分燃料。

主催化剂是催化过氧化氢并快速着火的含金属元素化合物，大多呈固态，毒性较小，市场有现货供应或可以定制，价格不贵和比冲不低。

副催化剂是催化过氧化氢但不着火的一种有机化合物，呈液态，毒性小，市场有现货供应，价格不贵和比冲较高。副催化剂能溶解主催化剂并生成一种对过氧化氢有特强催化能力的络合物。

溶剂是溶解主催化剂较多的一种有机化合物，呈液态，无毒性，市场有现货供应，价格低，比冲比甲醇的高。

燃烧剂是不溶解主催化剂的一种非极性有机化合物，呈液态，无毒性，市场有现货供应，价格低，比冲高。燃烧剂一旦被点燃，能快速释放很多热量，加速点火过程的完成，实际上会缩短点火延迟期。

主催化剂、副催化剂、溶剂、燃烧剂等四组分彼此不产生任何化学反应，可保证由它们混合而成的液体燃料18个月或更长时间不出现老化变质的沉淀物。

本发明的与70％-98％过氧化氢自燃的四组分系燃料，主催化剂的含量越多，一般而言点火延迟期越短，但越容易出现沉淀物。即便在溶解饱和点之下，在长期贮存过程中由于溶剂等组分的挥发，也会到达饱和点和开始出现沉淀物。因此，主催化剂的实际含量要比溶解饱和点含量小，留有余量。余量大对应着更长的保质期。

本发明的这种四组分系燃料，能与液态含杂质少的90％-98％过氧化氢自燃，但与含杂质少的70％-89％过氧化氢自燃，则需用催化床将70％-89％过氧化氢部分分解成温度较高的气液两相流。过氧化氢的浓度越低，分解率要越高。

本发明的与70％98％过氧化氢自燃的四组分系燃料，具有实际无毒、不易老化变质(保质期至少18个月)、比冲较高(接近用纯煤油的比冲)、点火延迟期短(能达4ms-10ms)等优点及与较大浓度范围过氧化氢自燃的效果，可用作无毒、自燃和可贮存的新型液体火箭燃料、点火剂及燃料/空气炸药的燃料。

另外，本发明的这种四组分系燃料还可以转化成果：减去主催化剂和溶剂，只保留副催化剂和燃烧剂，成为一种以改善稳态燃烧性能为目的特殊的二组分燃料，可用作98％过氧化氢三流体燃烧室或其它燃烧室的燃料。

具体实施方式

一种与70％-98％过氧化氢自燃的四组分系燃料，它包括主催化剂、副催化剂、溶剂和燃烧剂。主催化剂是三种含鈷化合物之一，副催化剂是烷基取代醇胺类化合物，溶剂是醇类化合物，燃烧剂是煤油，四组分均匀混合成不饱和溶液，是一种新型无毒自燃混合燃料(NHMF)。

主催化剂用乙酸钴四水合物C₄H₁₄O₈Co、异辛酸钴C₁₆H₃₀O₄Co或乙酰丙酮钴C₁₀H₁₄O₄Co，质量含量为5％-10％。