一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，它由硝酸羟胺、共溶性氧化剂、聚乙烯醇、硼粉、其它金属粉以及添加剂组成。按确定的配比将原料混合于反应器中，于室温、真空条件下搅拌充分混合后，再置于恒温条件下固化成型而得。该固体推进剂具有电点火特性，且其制备方法简易可行，易于操作，安全性系数高，绿色环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体推动剂领域，具体是一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法。
技术介绍
固体推进的能量特性是固体推进剂的最重要性能之一，加入高能添加剂如氢金属、轻金属的氢化物是提高推进剂能量的有效途径之一，推进剂的高能量化是其发展的必然趋势。轻金属如铝、硼、镁等其本身具有高的燃烧热，在燃烧时放出大量的热量，能有效提高推进剂的燃烧温度，提高推进剂的燃烧速度，从而使推进剂的比冲得到较大的提高。在轻金属中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发展潜力的燃料之一。电点火推进剂是一种新型的含能推进剂，目前其点火方式主要有以下几种：1)通过电火花或电阻丝通电后发热来进行点火，该类点火装置在部件结构中较为复杂，且不够经济；2)在推进剂外壳元件上涂上导电金属涂层以增加通电后的导电性来实现点火，由于需要在外壳上涂上薄薄的金属涂层，在操作上不易进行，且对金属涂层厚薄程度不易把握，价格也会比较昂贵；3)利用电阻丝发热后引发点火药，通过点火药的燃烧来点燃推进剂，此方法为间接点火，存在响应时间较慢的缺点；4)利用电容-放电电路来进行点火，此种点火方式结构较为复杂；5)可直接通过电源进行点火，虽然简化了点火方式，但是其主要以含氯的化合物为氧化剂，燃烧产物中产生的氯化氢气体会对环境产生污染，且其推进剂的制备对固体分散具有高度均匀的要求，这就对制备工艺要求很高，此外，在制备过程中还需另外加入烃类或丙酮作溶剂，对人体及环境均有害。因此，开发具有点火响应时间快、点火结构简单、合成工艺易于操作且绿色环保的新型的电点火固体推进剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中，固体推动剂响应时间慢、点火结构复杂、合成工艺复杂、燃烧产物会对环境造成污染等问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括以下原料及其重量份数：将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为10～18％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于50～60℃条件下进行旋蒸，得到浓度大于50％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为100～120℃，所述热处理的时间范围为2～6小时；3)推进剂的制备3.1)在室温条件下，将步骤1)中得到的浓缩后的硝酸羟胺水溶液、步骤2)中得到的热处理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反应器中，真空搅拌，得到搅拌均匀的药浆；所述搅拌速率范围为100～300转/分钟；所述搅拌时间范围为0.5～2小时；3.2)将步骤3.1)中得到的搅拌均匀的药浆在常压或真空条件下，灌注至燃烧室或模具，在35～50℃条件下静置4～8天后，得到固化成型的产品。进一步，所述原料中的硝酸羟胺为市售的无色晶体。进一步，所述原料中的共溶性氧化剂包括硝酸铵、乙醇胺硝酸盐、乙二胺硝酸盐、三乙醇胺硝酸盐、硝酸钠、硝酸钾中的一种或几种。进一步，所述原料中的聚乙烯醇其摩尔分子量为10.1万～19.5万。进一步，所述硼粉颗粒粒径为100nm～1μm。进一步，所述金属粉包括铝粉、镁粉、铁粉、铍粉、钛粉、锆粉中的一种或几种。进一步，所述添加剂包括二甲基硅油、羟基硅油、甘油或吐温80中的一种或两种。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术具有以下优点：1)使用本专利技术公开的方案制作的电点火固体推进剂，可以直接通过电源进行点火，且响应迅速；2)本专利技术中推进剂的制备过程，以氧化剂本身作为溶剂，无需添加使用其它有机溶剂，避免了对原材料的预处理，简化了操作过程；3)使用本专利技术公开的方案制作的电点火固体推进剂，本身不含氯元素，其燃烧产物不会产生氯化氢气体，不会污染环境，符合绿色环保的要求；4)使用本专利技术公开的方案制作的电点火固体推进剂，电点火无需加入其它导电材料，依靠本身的导电性即可实现电点火特性，这是目前其它电点火固体推进剂不具有的特性；5)本专利技术中的推进剂的原料混合后为具有一定流变特性的药浆，可以直接灌注于不同形状的模具中进行成型，且在35～50℃即可成型，具有较好的适用性。附图说明图1是以聚乙醇为粘合剂的非金属推进剂DTG曲线。图2是以聚乙烯醇为粘合剂含10％硼的金属推进剂DTG曲线。图3是以聚乙烯醇为粘合剂的非金属推进剂与含10％硼的金属推进剂TGA曲线的叠加。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括若干种配方，所述配方如表1所示；表1所述添加剂包括二甲基硅油、羟基硅油、甘油或吐温80中的一种或两种；将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为15％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于60℃条件下进行旋蒸，得到浓度为88.6％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为110℃，所述热处理的时间范围为4小时；3)推进剂的制备3.1)在室温条件下，将步骤1)中得到的浓缩后的硝酸羟胺水溶液、步骤2)中得到的热处理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反应器中，真空搅拌，得到搅拌均匀的药浆；所述搅拌速率范围为100转/分钟；所述搅拌时间范围为2小时；3.2)将步骤3.1)中得到的搅拌均匀的药浆在常压或真空条件下，灌注至燃烧室或模具，在38℃条件下静置7天后，得到固化成型的产品。实施例2：一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括若干种配方，所述配方如表2所示；表2所述添加剂包括二甲基硅油、羟基硅油、甘油或吐温80中的一种或两种；将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为15％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于60℃条件下进行旋蒸，得到浓度为88.6％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为110℃，所述热处理的时间范围为4小时；3)推进剂的制备3.1)在室温条件下，将步骤1)中得到的浓缩后的硝酸羟胺水溶液、步骤2)中得到的热处理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反应器中，真空搅拌，得到搅拌均匀的药浆；所述搅拌速率范围为200转/分钟；所述搅拌时间范围为1小时；3.2)将步骤3.1)中得到的搅拌均匀的药浆在常压或真空条件下，灌注至燃烧室或模具，在40℃条件下静置5天后，得到固化成型的产品。实施例3：一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括若干种配方，所述配方如表3所示；表3所述添加剂包括二甲基硅油、羟基硅油、甘油或吐温80中的一种或两种；将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为15％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于60℃条件下进行旋蒸，得到浓度为88.6％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为110℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括以下原料及其重量份数：将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为10～18％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于50～60℃条件下进行旋蒸，得到浓度大于50％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为100～120℃，所述热处理的时间范围为2～6小时；3)推进剂的制备3.1)在室温条件下，将步骤1)中得到的浓缩后的硝酸羟胺水溶液、步骤2)中得到的热处理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反应器中，真空搅拌，得到搅拌均匀的药浆；所述搅拌速率范围为100～300转/分钟；所述搅拌时间范围为0.5～2小时；3.2)将步骤3.1)中得到的搅拌均匀的药浆在常压或真空条件下，灌注至燃烧室或模具，在35～50℃条件下静置4～8天后，得到固化成型的产品。

【技术特征摘要】
1.一种含硼富燃料电点火固体推进剂及其制备方法，其特征在于，包括以下原料及其重量份数：将称量好的原料进行以下步骤：1)硝酸羟胺水溶液的处理将原料中的硝酸羟胺配置成浓度为10～18％的硝酸羟胺水溶液，并将配置好的溶液置于50～60℃条件下进行旋蒸，得到浓度大于50％的硝酸羟胺水溶液；2)聚乙烯醇的热处理将原料中的聚乙烯醇置于热风循环干燥箱中进行热处理；所述热处理的温度范围为100～120℃，所述热处理的时间范围为2～6小时；3)推进剂的制备3.1)在室温条件下，将步骤1)中得到的浓缩后的硝酸羟胺水溶液、步骤2)中得到的热处理后的聚乙烯醇和其余原料，加入到反应器中，真空搅拌，得到搅拌均匀的药浆；所述搅拌速率范围为100～300转/分钟；所述搅拌时间范围为0.5～2小时；3.2)将步骤3.1)中得到的搅拌均匀的药浆在常压或真空条件下，灌注至燃烧室或模具，在35～50℃条件下静置4～8天后，得到固化成型的产品。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建新，何志成，李洋，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50