[发明专利]一种特种燃料产品及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种特种燃料产品及其制备，尤其是涉及一种与过氧化氢发生自燃的航空航天发动机燃料产品及其制备。

背景技术

液体火箭发动机的点火过程是火箭设计最为重要的问题之一。诸如液氧和煤油这样的燃料为了燃烧需要外部的点火源，这往往要求有一单独的点火系统，如小的固体装药、点火火炬，或像三乙基铝、三乙基硼那样的化学点火系统。但是，固体装药只能使用一次，因此在单个装药上不可能进行发动机再次点火，而火炬和化学点火系统增加了发动机的重量和复杂性，而且化学自燃流体的处理是有很大危险性的。

燃料的自燃特性是存在氧化剂的情况下而不需要外部点火源，燃料能自发着火的能力。在双组元推进剂燃料发动机中，自燃的特性是相当有利的，可以大大简化发动机设计，从而提高可靠性，并且易于实现多次起动。此外大多数自燃燃料在常温下以液态存在，这样燃料可长期贮存而无低温推进剂的蒸发问题。

因此，地球可贮存自燃推进剂得到广泛使用，如美国的大力神运载火箭、中国的长征运载火箭、欧洲的阿里安IV运载火箭以及俄罗斯的质子号运载火箭等，而且航天飞机和大多数卫星都将自燃推进剂用于轨道机动和位置保持。常用的自燃推进剂采用肼、偏二甲肼或一甲基肼作燃料，以及采用N₂O₄或硝酸作氧化剂。

尽管这些推进剂具有良好的性能(I_SP约300S)和长期使用的经历，但它们全有一严重缺点，就是通过皮肤接触和吸入有很高的毒性。这些化合物的制造、运输和处理是一复杂和极昂贵的工艺过程。因此最希望研制出有几乎与传统自燃燃料同样性能但无毒性的自燃推进剂。

在这种背景下，过氧化氢以及配套过氧化氢的自燃燃料得到重视。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种特种燃料产品及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种特种燃料产品，包括以下重量百分比的组分：乙醇95-99％，四甲基氢氧化铵0.1～3％，金属化合物0.1-3％，微量添加剂0.1％。

优选的，所述的金属化合物为可与过氧化氢剧烈反应并溶于乙醇的锰、铜、银化合物中的至少一种。

优选的，所述的微量添加剂包括缓蚀剂、抗静电剂、抗水分剂等。缓蚀剂等可采用本领域常用助剂。

特种燃料产品的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别取金属化合物和四甲基氢氧化铵溶于乙醇中，配成金属化合物溶液和四甲基氢氧化铵溶液；

(2)将金属化合物溶液和四甲基氢氧化铵溶液混合，加入微量添加剂，搅拌均匀，即得到所述特种燃料产品。

优选的，搅拌的工艺条件为：搅拌转速为60-8000转/分钟，搅拌时间为10-200分钟。

本发明中四甲基氢氧化铵和金属化合物分别起到催化分解过氧化氢，自然点火的作用，而里面的乙醇则可以作为燃料能源，提供燃烧能量。

与现有技术相比，本发明的特种燃料产品具有低的冰点、点火延迟期短、可与过氧化氢重复自燃点火、腐蚀性小、常温可储存、可长期储存、无毒或低毒、生产过程无废液生成等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

下述各实施例中所选用的金属化合物为可与过氧化氢剧烈反应并溶于乙醇的锰、铜、银等的有机化合物，可以是其中的一种，也可以是其中多种的混合。

实施例1

一种特种燃料产品，通过以下步骤制备而成：

(1)0.1％金属化合物溶于60％乙醇，搅拌均匀，充分混合；

(2)3％四甲基氢氧化铵溶于36.8％乙醇，搅拌均匀，充分混合；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的溶液混合，搅拌均匀，充分混合；

(4)最后加入0.1％缓蚀剂等其他微量添加剂，搅拌均匀，充分混合。

所得燃料产品符合以下指标：冰点-101℃、点火延迟期29ms、无限次重复自燃点火、粘度低流动性好、-100～80℃环境温度可使用。

实施例2

一种特种燃料产品，通过以下步骤制备而成：

(1)3％金属化合物溶于50％乙醇，搅拌均匀，充分混合；

(2)0.1％四甲基氢氧化铵溶于46.8％乙醇，搅拌均匀，充分混合；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的溶液混合，搅拌均匀，充分混合；

(4)最后加入0.1％缓蚀剂等其他微量添加剂，搅拌均匀，充分混合。