CN103396856A - 一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，该硼-镁复合粒子的重量百分组成为：硼粉：80～90%，镁粉：10～20%，硬脂酸：2%～3%。其中硬脂酸为碳数为18～24的硬脂酸；硼粉为经过三乙醇胺表面改性处理。不仅能够用于富燃料推进剂中，而且能够有效提高富燃料推进剂的燃速压强指数，其燃速压强指数为0.38。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，可作为富燃料推进剂用高能燃烧剂。
背景技术
为适应新一代导弹技术的需求，固体火箭冲压发动机用富燃料推进剂向高能化方向发展是必然趋势，在推进剂配方中添加高能金属燃料是提高推进剂能量性能的有效途径之一。硼粉以其高的质量热值和体积热值而成为富燃料推进剂的最具有发展潜力的燃料之一。近几年，随着国内超远程冲压增程火箭弹、冲压增程火炮等的深入研究，对富燃料推进剂的燃烧性能提出了更高的要求，要求富燃料推进剂的燃速压强指数较高，即燃速对压强的变化敏感，能随冲压发动机飞行空域空气密度变化，调节自身燃速，产生与空气流量最佳的燃气配比。由于硼粉表面氧化，带来的硼粉着点火困难和燃烧效率低等问题，因此需对硼粉进行处理。
例如，王进《硼复合粒子的制备及其热化学性能研究》[D].南京:南京理工大学，2005，用机械合金化法将纳米铝粉均匀地包覆在硼粉表面，得到的复合粒子稳定性提高，同时可将硼粉细化，反应过程易控制，但是没有具体公开硼复合粒子百分比组成以及作为富燃料推进剂组分应用情况。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，能够提高推进剂燃速压强指数。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，其特征在于，制得的该硼-镁复合粒子由以下原料按重量百分比组成：硼粉：80%～90%，镁粉：10%～20%，硬脂酸：2%～3%，原料的重量百分比之和为100%；
其中，硬脂酸为碳数为18～24的硬脂酸；硼粉为经过三乙醇胺表面改性处理的改性硼粉。
按照本发明，一个优选的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，其特征在于，制得的该硼-镁复合粒子由以下原料按重量百分比组成：硼粉：90%，镁粉：8%，硬脂酸：2%。
本发明制备的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，不仅能够用于富燃料推进剂中，而且能够有效提高富燃料推进剂的燃速压强指数，其燃速压强指数为0.38；根据申请人的资料检索，在现有技术中查阅到有关硼-镁复合粒子的组成的文献，没有文献披露将硼-镁复合粒子作为富燃料推进剂的有效组分，以及富燃料推进剂的性能数据。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在以下的实施例中，硼粉、镁粉和硬脂酸均选择市售的产品，其中，硬脂酸为碳数为18～24的硬脂酸；硼粉选择无定形硼粉（纯度≥90.28%，粒径为1～3μm），需经三乙醇胺表面改性处理，其改性处理方法是：
将5～10份三乙醇胺溶于100～200倍的无水乙醇中，加入90～95份的无定形硼粉，在50℃下搅拌反应24h，除去溶剂后，70℃干燥72h，即可得到改性硼粉。
在以下的实施例中，富燃料推进剂中的HTPB（端羟基聚丁二烯（Hydroxyl-terminated polybutadiene，HTPB））是一种丁二烯聚合物，两端各有一个羟基官能团。AP（高氯酸铵）是推进剂中广泛使用的配合剂，具有优越的燃烧性能。
富燃料推进剂燃速按照GJB770B-2005方法706.1规定的《燃速靶线法》进行测试；
富燃料推进剂的燃速压强指数按照公式n=(logu1-logu2)/(logP1-logP2)计算。
实施例1：
本实施例制备的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，按照如下重量百分组成：改性硼粉：90%，镁粉：8%，硬脂酸2%。
制备方法是：
（1）将90g改性硼粉和8g镁粉加入2L行星式球磨机中，在28℃下，搅拌30min；
（2）再加入500ml丙酮、2g硬脂酸和不锈钢球，在纯度为99.95%的高纯氩气气氛的保护下，转速为500r/min，球磨18小时；
（3）收集60目～80目和100目～140目标准筛的筛中球磨粉料，70℃干燥5天，得到硼-镁复合粒子。
性能测试：
将所得到硼-镁复合粒子用于富燃料推进剂，该富燃料推进剂的重量百分组成为：HTPB：30%，AP：33%，硼-镁复合粒子：37%。
富燃料推进剂的制备：将配方量的富燃料推进剂的HTPB、AP和硼-镁复合粒子原料依次加入到2L行星式立式捏合机中，在50℃循环水浴和真空条件下捏合约80min，捏合结束后在真空条件下将药浆浇铸到方形药盒中，再移至70℃烘箱中连续固化5天，将推进剂样品制备成5mm×5mm×120mm的药条，用8％聚乙烯醇缩丁醛溶液包覆两遍，晾干，进行燃速测试。
测得该富燃料推进剂在0.5～3MPa工作压强范围的燃速，计算得出所述富燃料推进剂压强指数为：0.38。
实施例2：
本实施例制备的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，按照如下重量百分组成：硼粉：80%，镁粉：17%，硬脂酸：3%。
本实施例的硼-镁复合粒子的制备过程和性能测试方法均与实施例1相同。
性能测试：
将所得到硼-镁复合粒子用于富燃料推进剂，该富燃料推进剂的重量百分组成为：HTPB：30%，AP：33%，硼-镁复合粒子：37%。
富燃料推进剂的制备：将配方量的富燃料推进剂的HTPB、AP和硼-镁复合粒子原料依次加入到2L行星式立式捏合机中，在50℃循环水浴和真空条件下捏合约80min，捏合结束后在真空条件下将药浆浇铸到方形药盒中，再移至70℃烘箱中连续固化5天，将推进剂样品制备成5mm×5mm×120mm的药条，用8％聚乙烯醇缩丁醛溶液包覆两遍，晾干，进行燃速测试。
测得该富燃料推进剂在0.5～3MPa工作压强范围的燃速，计算得出所述富燃料推进剂压强指数为：0.35。
实施例3
本实施例制备的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，按照如下重量百分组成：改性硼粉：85%，镁粉：13%，硬脂酸：2%
本实施例的硼-镁复合粒子的制备过程和性能测试方法均与实施例1相同。
性能测试：
将所得到硼-镁复合粒子用于富燃料推进剂，该富燃料推进剂的重量百分组成为：HTPB：30%，AP：33%，硼-镁复合粒子：37%。
富燃料推进剂的制备：将配方量的富燃料推进剂的HTPB、AP和硼-镁复合粒子原料依次加入到2L行星式立式捏合机中，在50℃循环水浴和真空条件下捏合约80min，捏合结束后在真空条件下将药浆浇铸到方形药盒中，再移至70℃烘箱中连续固化5天，将推进剂样品制备成5mm×5mm×120mm的药条，用8％聚乙烯醇缩丁醛溶液包覆两遍，晾干，进行燃速测试。
测得该富燃料推进剂在0.5～3MPa工作压强范围的燃速，计算得出所述富燃料推进剂压强指数为：0.36。
Claims (3)
1.一种用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，其特征在于，制得的该硼-镁复合粒子由以下原料按重量百分比组成：硼粉：80%～90%，镁粉：10%～20%，硬脂酸：2%～3%，原料的重量百分比之和为100%；
其中，硬脂酸为碳数为18～24的硬脂酸；硼粉为经过三乙醇胺表面改性处理的改性硼粉。
2.如权利要求1所述的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，其特征在于，制得的该硼-镁复合粒子由以下原料按重量百分比组成：硼粉：90%，镁粉：8%，硬脂酸：2%。
3.如权利要求1或2所述的用于富燃料推进剂的硼-镁复合粒子，其特征在于，所述的硼粉经过三乙醇胺表面改性处理方法是：将5～10份三乙醇胺溶于100～200倍的无水乙醇中，加入90～95份的无定形硼粉，所述无定形硼粉的纯度≥90.28%，粒径为1～3μm，在50℃下搅拌反应24h，除去溶剂后，70℃干燥72h，即可得到改性硼粉。
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