燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂制造技术

本发明专利技术涉及动力装置用的固体燃料，特别是一种燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂．其特征是：含有硝化纤维素，非硝化甘油类的硝酸酯，甘油三醋酸脂，铁族元素的弹道改良剂和中定剂．本发明专利技术具有：燃烧温度低，燃烧压力指数小，燃烧产物中无卤化氢类腐蚀性成分，物理化学安定性好，对湿度不敏感等性能．可用以驱动各种动力装置，它广泛应用于飞机、导弹、鱼雷上，也用于水下打捞、救生装置等民用部门．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可供动力装置用的固体燃料，特别是一种燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂。现有的固体燃气发生剂如美国J.Spacecraftvol.4NO.11.1967-文所述有两大类一类是以高分子材料作为粘合剂兼作燃料，配合一种或多种无机或有机晶体作为氧化剂的复合型燃气发生剂。其中典型的一种是以硝酸铵为氧化剂的。此类发生剂具有较低的燃气温度，燃气中无化学腐蚀性成份。但其燃烧压力指数较高，燃速偏低，且易于吸湿，在貯存温度范围内有晶变，使用与貯存要有严格的防潮条件。此类中另一种典型是美国专利U.S.P.3.193，421 1965提出的以过氯酸铵为氧化剂，二羟基乙二肟为降温剂的复合型燃气发生剂。此类发生剂也可获得较低的燃气温度，并且吸湿性小，无晶变。但其燃气中含有HCl腐蚀性成份，热分解温度偏低408°K(135℃)，燃速压力指数偏高，成本也较高。另一大类是以硝化纤维素-硝化甘油为基的双基型燃气发生剂。此类燃气发生剂物理化学安定性好，对湿度不敏感，燃速较高，压力指数较低，燃烧产物中无腐蚀性成份。但其燃烧温度较高一般在1873°K(1600℃)以上，过度降低燃烧温度会引起燃烧不完全，产生黑烟。本专利技术的目的是提供一种既具有复合型燃气发生剂的优点，能够降低燃温;又具有双基型燃气发生剂的燃烧压力指数较低，物理化学性质稳定，对湿度不敏感，燃气中无腐蚀性成份的新型固体燃气发生剂。本专利技术的特征在于其重量配比含有硝化纤维素(含氮量11.8～13.2%)80-60%;含有一种或多种非硝化甘油类的硝酸酯，如N-硝基二乙醇胺二硝酸酯，三缩乙二醇二硝酸酯，二缩乙二醇二硝酸酯，作为含能增塑剂，含量为8～12%;含有甘油三醋酸酯作为高含氧量的降温增塑剂，含量为10～20%;含有一种或多种铁族元素的金属粉(Ni、Fe、Co)、氧化物(Ni2O3，Fe2O3，Co2O3)，镁的氧化物(MgO)、氢氧化物(Mg(OH)2)、碳酸盐(MgCo3)、碱式碳酸盐(MgCo3、Mg(OH)2)作为弹道改良剂，总含量为1～5%最佳含量为1.0～2.5%，其中铁族元素与镁化物重量比为2∶1;含有中定剂1～3%及工艺附加物。作为一种可自持燃烧的固体燃料，其重量的性能之一是其燃烧速度与燃烧压力的关系，一般可表示为r＝APn关系，其中r为燃烧线速度，P为燃烧环境压力，A为比例系数，n为燃速的压力指数。理论指出压力指数n对维持燃烧稳定有重要意义，只有n＜1才能设计出有燃气排出并有稳定燃烧压力的燃烧装置。还指出压力指数愈小，燃烧速度受压力变化影响愈低，燃烧稳定性愈好，设计出的装置的保险系数可以取得更低些，因而可提高装置的效能。燃气发生剂的另一个重要性能是燃气的温度不可过高。由于黑色金属熔点约在1573°K(1300℃)左右，如燃气温度超过1473°K(1200℃)，工作时间稍长，则与燃气接触的管路，阀门等装置设备的热强度下降，易于破坏，需采用特殊耐热材料，这将使技术上产生困难和提高费用。燃气的化学腐蚀性要低，也具有同样的意义。以硝化纤维素为基的发生剂，只含有CHON四种元素，其燃气中无卤化氢类腐蚀性成份。常用的含能增塑剂是硝化甘油，此组份能量高，燃烧温度也高约4573°K(4300℃)，加入它以后就难于实现低燃温，故应避免引入，而代之以燃烧温度较低的，物理化学性能更好的组份。发生剂燃烧完全与否，与含氧量的比例有关，在为降低燃烧温度而引入降温剂时，应考虑含氧量高组份。为使燃烧压力指数降低，需引入合适的弹道改良剂。本专利技术的新型固体燃气发生剂具有燃烧温度在1473°K(1200℃)以下，燃烧压力指数低，燃烧产物中无卤化氢类腐蚀性成份，物理化学安定性好，对湿度不敏感等性能。它与其它能源如高压貯气、化学电池相比具有较高的有效质量与装置重量之比，所以性能更优越。本专利技术配方性能与现有技术对比见下表 本专利技术的新型固体燃气发生剂的实施例如下最佳实施例1(配料以7公斤为例)在35公斤水中，加入含氮量为12.0%的硝化纤维素4.76公斤(干量)，搅拌下依次加入N-硝基二乙醇胺二硝酸酯0.91公斤，甘油三醋酸酯1.26公斤，中定剂0.07公斤，镍粉0.07公斤，碱式碳酸镁0.035公斤，凡士林0.014公斤，硬酯酸锌0.014公斤。然后离心驱水。驱水后的药料，放在双辊炼胶机内，在80-90℃下辊压，以进一步驱水、胶化。当药料胶化后，造粒，放入挤压机内，通过模具压伸成型。此实施例配方的燃气发生剂的性能如下燃烧温度(°K)1417.6比冲量 1/70(kg-sec/kg)178.3燃气平均分子量(g/gmol)21.04燃气组份(mol/kg)CO 22.06CO23.34H213.69N23.94H2O 4.58固体残渣含量(%) 1.48燃烧速度3.12mm/sec(90kg/cm2);3.01mm/sec(70kg/cm2);2.65mm/sec(50kg/cm2)。燃速压力指数0.143(70-90kg/cm2)燃速温度系数0.399(1/℃%)维也里化学安定性实验超过100小时冲击感度0%(2公斤落锤，25公斤落高)。摩擦感度0%(96°摆角，50kg/cm2)强度抗压强度1072kg/cm2，压缩率84.5%，断裂功469kg-cm。热分解温度(°K)477比重(g/cm3)1.53最佳实施例2硝化纤维素(含氮量12.0%)68份，N-硝基二乙醇胺二硝酸酯13份，甘油三醋酸酯18份，中定剂1份，镍粉1份(外加)，氧化镁(外加)0.5份。压制成直径112mm，长度365mm药柱，在燃烧室内，74kg/cm2压力下平稳燃烧85秒，燃速为4.29mm/sec。例3硝化纤维素65.13份，甘油三醋酸酯18.59份，N-硝基二乙醇胺二硝酸酯15.28份，中定剂1份，外加铁粉3份，氧化镁1份。燃速为5.22mm/sec(104kg/cm2)，4.96mm/sec(81kg/cm2)，3.96mm/sec(70kg/cm2)，4.57mm/sec(49kg/cm2)，4.57mm/sec(40kg/cm2)。例4硝化纤维素65.13份，甘油三醋酸酯18.59份，N-硝基二乙醇胺二硝酸酯15.28份，中定剂1份，外加钴粉3份，氧化镁1份。燃速为5.26mm/sec(100kg/cm2)，4.20mm/sec(80kg/cm2)，5.21mm/sec(52kg/cm2)。本专利技术的新型固体燃气发生剂，在燃烧后可以产生大量温度不过高的气体，可用以驱动涡轮、液压泵、发电机、作动筒等各种动力装置，也可作打开活门、推动活塞、充涨气囊或充气排水等各种动作。它广泛应用于航空部门的飞机、导弹、鱼雷上，也可用于水下打捞、海上救生等民用部门。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可供动力装置用的固体燃料，特别是一种燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂，其特征是含有（重量％）：８０－６０，硝化纤维素（含氮量１１．８－１３．２％）；８－１２，非硝化甘油类的硝酸酯；１０－２０，甘油三醋酸酯；１－５，铁族 元素的弹道改良剂；１－３，中定剂。

【技术特征摘要】
1.一种可供动力装置用的固体燃料，特别是一种燃速压力响应小的新型固体燃气发生剂，其特征是含有(重量%)80-60 硝化纤维素(含氮量11.8-13.2%)；8-12 非硝化甘油类的硝酸酯；10-20 甘油三醋酸酯；1-5 铁族元素的弹道改良剂；1-3 中定剂。2.根据权利要求1所述的新型固体燃气发生剂，其特征是铁族元素的弹道改良剂是由一种或多种铁族元素的金属粉(Ni、Fe，Co)、氧化物(Ni2O3，Fe2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹贵桐，
申请(专利权)人：华东工学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]