【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体超燃冲压发动机用富燃料推进剂，具体涉及一种含硼富燃料推进剂及其制备方法。
技术介绍
1、吸气式巡航飞行器能够全程有动力巡航，具有响应速度快、突防能力强、弹道机动不引起过大的速度损失、末端速度较高等独特优势，是未来飞行器的颠覆性发展方向之一。超燃冲压发动机是制约吸气式巡航飞行器的瓶颈技术之一；固体超燃冲压发动机不仅具有高比冲、高超声速条件下高推进效率等优点，还具有传统固体火箭发动机所固有的结构简单、体积小、成本低、安全性和可靠性高、储存性和维护性能好等优点，可满足飞行器低成本、高可靠、强环境适应性、长期全天候值班等工程化应用的需求。
2、固体超燃冲压发动机使用固体富燃料推进剂作为动力源，其中燃料含量达到30～50％，因此燃料性能是决定固体火箭冲压发动机潜在优异性能能否充分发挥的关键因素之一，含硼富燃料推进剂具有很高的热值，是固体超燃冲压发动机的首选推进剂。然而，硼粉的熔点和沸点较高，难于熔化和气化，点火温度较高(1900k)，且硼粉燃烧过程中产生粘性很强的硼氧化物(b2o3)覆盖在硼粉表面，使得硼粉点火困难、难以充分燃烧。
3、硼粉表面存在b2o3、h3bo3等杂质，在装药过程中有可能引发端羟基聚丁二烯(htpb)分子间的缩合反应，使htpb有可能进一步聚合，该反应会严重干扰以htpb为粘合剂的推进剂的装药工艺。如在含硼富燃固体推进剂的装药过程中，硼粉与htpb混合搅拌过程时，在h3bo3的作用下可能促使某些化合物发生缩聚反应生成高聚物，搅拌越充分则生成的高聚物越多，严重时会因为黏度问题而
4、由于b2o3、h3bo3等杂质严重影响工艺性能，从而导致推进剂中硼粉含量无法提升，前期研究表明，推进剂中硼粉含量不超过30％，而含硼推进剂中能量的主要来源就是硼粉，硼粉含量会影响推进剂能量提升，限制推进剂的应用范围，要进一步提升推进剂的能量水平，满足固体超燃冲压发动机对推进剂能量性能的需求，必须进一步提升推进剂中硼粉的含量以提升推进剂的能量水平。cn108892599 a采用金属复合粉作为辅助燃料，推进剂中硼粉含量较高，推进剂也具有较高的能量释放效率，然而后续试验发现，由于推进剂采用了普通硼粉，混合过程中推进剂粘度和屈服值增长较快，不适合大型发动机装药。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种含硼富燃料推进剂，该推进剂采用复合硼粉取代普通硼粉，推进剂的工艺性能得到大幅提升，大大提高了推进剂中硼粉含量，推进剂能量水平得到有效提升；同时采用全氟癸酸乙二醇酯(foe)取代普通增塑剂dos，降低推进剂燃烧后生成b2o3造成相变能损失，进一步提高了推进剂的能量性能。
2、本专利技术的第二个目的是提供一种含硼富燃料推进剂的制备方法。
3、本专利技术所采用的第一个技术方案是：一种含硼富燃料推进剂，按质量百分比包括以下组分：
4、粘合剂体系：15～24％；
5、氧化剂：28～32％；
6、复合硼粉：40～50％；
7、辅助金属燃料：5～10％；
8、性能调节剂：0.1～2％；
9、其中，所述粘合剂体系包括增塑剂，所述增塑剂为全氟癸酸乙二醇酯。
10、优选地，所述全氟癸酸乙二醇酯在含硼富燃料推进剂中的质量百分比含量为3％。
11、优选地，所述粘合剂体系还包括粘合剂和固化剂；
12、所述粘合剂为端羟基聚丁二烯，
13、所述固化剂为六甲撑二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
14、优选地，所述氧化剂为高氯酸铵和/或高氯酸钾。
15、优选地，所述氧化剂的粒径包括ⅰ类、ⅲ类、ⅳ类和ⅴ类中的一种或多种，所述ⅰ类的粒径范围为280μm～360μm、ⅲ类的粒径范围为90μm～140μm、ⅳ类的粒径范围为5μm～15μm、ⅴ类的粒径范围为0.5μm～2μm。
16、优选地，所述复合硼粉是以偏氟乙烯/丙烯醇共聚物为复合剂，以丙烯酸聚乙二醇单丁醚酯/丙烯腈/烯丙胺/丙烯酸羟乙酯共聚物作为辅助复合剂，以环氧树脂体系作为固化体系，采用二次缩合法制备得到。
17、优选地，所述复合硼粉的粒径为1.2μm～2.0μm。
18、优选地，所述辅助金属燃料包括镁、铝中的一种或多种，所述辅助金属燃料的粒径为1μm～30μm。
19、优选地，所述性能调节剂为卵磷脂、三[1-(2-甲基)氮丙啶基]氧化膦、丙烯酸铁、3-氨基1,2,4-三唑络高氯酸铜、n,n-二苯基对苯二胺、n-苯基-2-萘胺、n-苯基-n-环己烷基对苯二胺中的一种或多种。
20、本专利技术所采用的第二个技术方案是：一种如第一个技术方案中所述含硼富燃料推进剂的制备方法，包括以下步骤：
21、s1、在干燥的环境中称量各组分，待用；
22、s2、将所述粘合剂体系、氧化剂、复合硼粉、辅助金属燃料、性能调节剂进行混合，得到料浆；
23、s3、将所述料浆进行真空浇注，并在干燥环境中进行固化，制得含硼富燃料推进剂。
24、上述技术方案的有益效果：
25、(1)为解决现有技术中存在的因硼粉表面存在影响工艺性能的高黏性物质导致推进剂工艺恶化、硼粉含量难以提高、能量提升困难的问题，本专利技术提供了一种含硼富燃料推进剂，该推进剂采用复合硼粉取代普通硼粉，由于硼粉表面被致密的有机层覆盖，彻底隔绝了空气，推进剂的工艺性能大幅提升，贮存性能大幅提升，推进剂中硼粉含量大幅提升，有效提升了推进剂的能量水平，由于复合硼粉中存在能够破坏硼氧化层的氟化合物的存在，推进剂的燃烧效率得到有效提升；但是，硼粉燃烧生成b2o3气体，而b2o3气体需要经过两次相变才能够变成固态b2o3，在较高温度下，b2o3一直以气体形态存在，两次相变能量无法释放，推进剂能量释放不充分；复合硼粉中的氟可以破坏硼粉氧化层，提高推进剂的点火效率，但是由于包覆层含量较低，氟含量有限，对提高推进剂能量释放效率作用有限；因此，本专利技术同时采用全氟癸酸乙二醇酯(foe)取代普通增塑剂dos，降低推进剂燃烧后生成b2o3造成相变能损失，进一步提高了推进剂的能量性能。
26、(2)本专利技术公开的一种含硼富燃料推进剂采用氟化物包覆且具有高机械强度的复合硼粉，并采用foe取代常规的增塑剂dos，可以破坏硼粉燃烧生成的b2o3氧化层，生成bof气体，降低由于推进剂燃烧生成b2o3而导致的相变能损本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含硼富燃料推进剂，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述全氟癸酸乙二醇酯在含硼富燃料推进剂中的质量百分比含量为3％。
3.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述粘合剂体系还包括粘合剂和固化剂；
4.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述氧化剂为高氯酸铵和/或高氯酸钾。
5.根据权利要求4所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述氧化剂的粒径包括Ⅰ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类中的一种或多种，所述Ⅰ类的粒径范围为280μm～360μm、Ⅲ类的粒径范围为90μm～140μm、Ⅳ类的粒径范围为5μm～15μm、Ⅴ类的粒径范围为0.5μm～2μm。
6.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述复合硼粉是以偏氟乙烯/丙烯醇共聚物为复合剂，以丙烯酸聚乙二醇单丁醚酯/丙烯腈/烯丙胺/丙烯酸羟乙酯共聚物作为辅助复合剂，以环氧树脂体系作为固化体系，采用二次缩合法制备得到。
7.根据权利要求6所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述辅助金属燃料包括镁、铝中的一种或多种，所述辅助金属燃料的粒径为1μm～30μm。
9.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述性能调节剂为卵磷脂、三[1-(2-甲基)氮丙啶基]氧化膦、丙烯酸铁、3-氨基1,2,4-三唑络高氯酸铜、N,N-二苯基对苯二胺、N-苯基-2-萘胺、N-苯基-N-环己烷基对苯二胺中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述含硼富燃料推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种含硼富燃料推进剂，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述全氟癸酸乙二醇酯在含硼富燃料推进剂中的质量百分比含量为3％。
3.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述粘合剂体系还包括粘合剂和固化剂；
4.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述氧化剂为高氯酸铵和/或高氯酸钾。
5.根据权利要求4所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述氧化剂的粒径包括ⅰ类、ⅲ类、ⅳ类和ⅴ类中的一种或多种，所述ⅰ类的粒径范围为280μm～360μm、ⅲ类的粒径范围为90μm～140μm、ⅳ类的粒径范围为5μm～15μm、ⅴ类的粒径范围为0.5μm～2μm。
6.根据权利要求1所述的含硼富燃料推进剂，其特征在于，所述复合硼粉是以偏氟乙烯/丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伯涵，陈涛，刘建红，贾明刚，李月常，范玉琪，刘文进，黄凌，王园园，肖金武，王锐，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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