一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂及制备方法，采用一锅法和两步法两种方法制备。一锅法：将三胺基胍硝酸盐、金属盐分别溶于去离子水中，调节溶液的pH值，最后加入乙二醛水溶液，使其交联聚合形成含能燃速抑制剂。两步法：首先将三胺基胍硝酸盐溶于去离子水中，加入乙二醛水溶液溶液，使其先交联聚合，再加入金属盐溶液与之发生络合反应，生成含能燃速抑制剂。本发明专利技术制备的含能燃速抑制剂通过原位包覆在AP或硝胺氧化剂表面，抑制AP和硝胺炸药的热分解过程，从而达到降低相应固体推进剂燃速的目的。其制备过程简单，配方中各组分含量能够得到精确控制。工艺过程采用去离子水做溶剂、廉价环保，容易实现工业化生产。容易实现工业化生产。容易实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂及制备方法


[0001]本专利技术属于复合固体推进剂燃速催化剂制造
，涉及一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂及制备方法。

技术介绍

[0002]复合固体推进剂是一种能够通过燃烧迅速释放能量并产生推力的复合含能材料，一般由粘结剂体系、金属燃料、氧化剂、催化剂以及工艺助剂组成。推进剂的燃烧性能是一项极为重要的参数，对调节发动机推力和稳定发动机工作过程具有关键作用。目前，应用燃速催化剂是调节推进剂燃烧性能最有效的方法之一。对推进剂燃烧性能调控可根据应用需求不同分为高燃速调控和低燃速调控，目前大多数研究人员聚焦在高燃速调控技术，对低燃速调控技术研究较少(苗楠,唐承志,吴世曦等.适应高压燃烧的HTPB/AP/Al推进剂用钙盐降速剂研究[J].固体火箭技术,2017,40(4):461
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465.)。
[0003]现有降低固体复合推进剂的燃速的方法大多是在推进剂配方中加入铵盐(草酸铵、柠檬酸铵、氯化铵、硫酸铵)、金属卤化物(氟化锂、氟化钙、六氟磷钙)、碳酸盐(碳酸钙、碳酸锶)等固体降速剂。(江西航天经纬化工有限公司.一种低燃速高能量丁羟推进剂及其制备方法:CN201810467399.2[P].2018
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03.)。这些降速剂通过降低燃烧温度、抑制燃烧反应化学平衡等途径降低推进剂的燃速。但降速剂大多数为惰性物质，大量添加固体降速剂会使得推进剂能量性能下降。以草酸铵为例，虽然其能大幅降低推进剂的燃速，但草酸铵含量过高会降低推进剂的能量水平，并增大燃速压强指数。
[0004]惰性降速剂的加入会增加推进剂燃烧产物中凝聚相产物的含量，从而加剧燃烧室中燃烧产物二相流损失，最终降低推进剂的燃烧效率(湖北航天化学技术研究所.一种低燃速高能量丁羟推进剂及脂环族二异氰酸酯的应用:CN201711405412.3[P].2018
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05.)。并且现有的低燃速推进剂技术和降低燃速的途径不能满足高性能导弹武器型号的需求。因此，迫切需要研究出高能量低燃速推进剂配方及工艺技术，主要是在不降低推进剂能量密度的同时实现高压段低燃速。
[0005]目前，高氮二维材料TAGP因其含氮量高、感度低能特点，成为研究的热点。TAGP含氮量达到48.04％、氮碳比为4:3；其理论爆速为6657m
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s
‑1，撞击起爆能量为71.7J，摩擦感度大于352.8N，是一类新型钝感高氮二维含能材料。TAGP是结合各种过渡金属离子的极佳螯合剂，且TAGP
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Cu、TAGP
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Co和TAGP
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Ni热稳定性好，感度低，可作为新型高能粘结剂和催化剂(Yan Q L,Cohen A,Chinnam A K,et al.A layered 2Dtriaminoguanidine
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glyoxal polymer and its transition metal complexes as novel insensitive energetic nanomaterials[J].Journal of Materials Chemistry A,2016,4(47):18401
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18408.)。高氯酸铵(AP)和硝胺炸药(RDX、HMX和CL
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20)作为固体推进剂的主要成分，其热分解性能和固体推进剂的燃烧性能密切相关。AP的质量分数在推进剂配方中占比在60％～90％之间，其高温和低温分解温度越低，固体推进剂燃速越高(叶平,鲁月文,许鹏飞等.纳米CoFe2O4@C复合催化剂的制备及其对AP的催化性能[J].火炸药学报,2019,第42卷(4):358
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362.)。碱土
金属离子例如钙离子、钾离子和钡离子等具有较好的降速效果，例如钙盐可通过生成比HClO4或NH4ClO4具有更高稳定的化合物，从而抑制AP分解反应，以降低推进剂燃速(冉秀伦,杨荣杰.HTPB/AP/Al复合推进剂燃速降速剂研究[J].火炸药学报,2006,29(2):41
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43.)。
[0006]本专利技术将高氮二维材料TAGP与碱土金属离子原位配合，制备出二维含能配合物燃速抑制剂，并将其包覆在AP或硝胺炸药表面，从而原位抑制AP和硝胺炸药分解，提高AP和硝胺炸药的高温分解峰温度，降低其分解反应速率，从而达到降低相应固体推进剂燃速的目的。

技术实现思路

[0007]要解决的技术问题
[0008]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂及制备方法，通过抑制固体推进剂中硝胺炸药和AP的热分解过程，达到降低固体推进剂燃速的目的。
[0009]技术方案
[0010]一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂，其特征在于含能燃速抑制剂具有由三胺基胍硝酸盐与乙二醛自聚合交联反应形成的二维网状结构，其结构式如下：
[0011][0012]其中：碳氮比为3:4，氮含量在45％以上，M为配位碱土金属或过渡金属元素。
[0013]所述配位金属M为碱土金属钙、钾、钡或过渡金属铜。
[0014]一种采用一锅法制备所述固体推进剂用的含能燃速抑制剂的方法，其特征需要采用如下操作步骤：
[0015]步骤1：将三氨基胍硝酸盐加入到去离子水中，加热到50
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80℃，搅拌至三氨基胍硝酸盐完全溶解；
[0016]步骤2：将配位金属盐加入到步骤1制备的溶液中，在50
‑
80℃下搅拌，至配位金属盐完全溶解；
[0017]步骤3：在步骤2溶液中滴加氨水，调节溶液的pH值至7；
[0018]步骤4：最后加入乙二醛水溶液溶液，在50
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80℃条件下持续搅拌30
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60min，析出固体产物；
[0019]步骤5：将步骤4得到的固体产物抽滤、干燥得到含能燃速抑制剂；
[0020]所述三氨基胍硝酸盐、乙二醛水溶液和配位金属盐的摩尔比控制在1:1:1到2:1:1之间。
[0021]一种采用两步法制备所述固体推进剂用的含能燃速抑制剂的方法，其特征在于步骤如下：
[0022]步骤1)：将三氨基胍硝酸盐加入到去离子水中，加热到50
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80℃，搅拌至三氨基胍硝酸盐完全溶解；
[0023]步骤2)：在步骤1得到的溶液中加入乙二醛水溶液溶液，在50
‑
80℃条件下持续搅拌30
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60min，得到TAGP分散液；
[0024]步骤3)：将配位金属的硝酸盐或高氯酸盐或氯化物加入到去离子水中，在50
‑
80℃温度下搅拌，使之完全溶解；
[0025]步骤4)：在步骤3得到的溶液中滴加氨水，调节溶液的pH值至7；
[0026]步骤5)：将步骤4得到的溶液滴加至步骤2得到的TAGP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体推进剂用的含能燃速抑制剂，其特征在于含能燃速抑制剂具有由三胺基胍硝酸盐与乙二醛自聚合交联反应形成的二维网状结构，其结构式如下：其中：碳氮比为3:4，氮含量在45％以上，M为配位碱土金属或过渡金属元素。2.根据权利要求1所述固体推进剂用的含能燃速抑制剂，其特征在于：所述配位金属M为碱土金属钙、钾、钡或过渡金属铜。3.一种采用一锅法制备权利要求1或2所述固体推进剂用的含能燃速抑制剂的方法，其特征需要采用如下操作步骤：步骤1：将三氨基胍硝酸盐加入到去离子水中，加热到50
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80℃，搅拌至三氨基胍硝酸盐完全溶解；步骤2：将配位金属盐加入到步骤1制备的溶液中，在50
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80℃下搅拌，至配位金属盐完全溶解；步骤3：在步骤2溶液中滴加氨水，调节溶液的pH值至7；步骤4：最后加入乙二醛水溶液溶液，在50
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80℃条件下持续搅拌30
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60min，析出固体产物；步骤5：将步骤4得到的固体产物抽滤、干燥得到含能燃速抑制剂；所述三氨基胍硝酸盐、乙二醛水溶液和配位金属盐的摩尔比控制在1:1:1到2:1:1之间。4.一种采用两步法制备权利要求1或2所述固体推进剂用的含能燃速抑制剂的方法，其特征在于步骤如下：步骤1)：将三氨基胍硝酸盐加入到去离子水中，加热到50
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【专利技术属性】
技术研发人员：严启龙，张雪雪，聂洪奇，薛智华，孙德明，
申请(专利权)人：江苏永创医药科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：