一种金属团簇复合离子液体自燃推进剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种金属团簇复合离子液体自燃推进剂及其制备方法和应用。制备步骤如下：（1）合成烷烃取代的咪唑或三唑阳离子和卤素阴离子构成的离子液体前体；（2）离子液体前体和硼氢化物钠盐按比例加入混合，在溶剂中通过离子交换，用硼氢阴离子取代卤素阴离子，得到离子液体燃料；（3）在离子液体燃料中滴加金属盐溶液，控制反应温度、滴加速度、搅拌速度和反应时间等条件，原位得到金属纳米团簇，蒸除溶剂、真空干燥后得到金属团簇复合自燃离子液体，并将其作为自燃推进剂应用于火箭推进剂领域中。本发明专利技术解决了常规推进剂与过氧化氢自燃活性差的问题，燃烧热值高且具有良好的热稳定性，获得了以过氧化氢为氧化剂的高能绿色离子液体推进剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属团簇复合离子液体自燃推进剂及其制备方法和应用，属推进剂用化学品领域。

技术介绍

1、自燃推进剂是一类具有代表性的化学点火型双组元液体推进剂。该类推进剂由氧化剂和燃料两部分组成，两者接触燃烧无需外加辅助点火系统，点火更可靠，可实现万次重复启动，极大地提高了推进系统的运行安全性，在航天器的发射及之后的姿态修正和轨道转移时起到关键作用。目前，自燃推进剂燃料广泛采用肼及其甲基化衍生物(如甲基肼和偏二甲肼)，氧化剂为发烟硝酸或四氧化二氮。但是，肼类化合物具有高挥发、剧毒和强致癌性，同时硝酸和四氧化二氮在燃烧过程中释放出强毒性的氮氧化物，对环境和生物安全具有极大危害性，大大増加了制备、运输和储存成本。开发低毒、高能、环境友好的绿色自燃推进剂已成为火箭动力系统发展的主要方向。

2、对于新型绿色推进剂的研制，美国空军推进剂实验室做了大量开创性的研究，在2008年报道了咪唑二氰胺类含能离子液体可以与氧化剂hno3和n2o4发生自燃，称之为“自燃离子液体”。这类离子液体推进剂具有蒸汽压低、热稳定性高、物化性质可调节和毒性小等特性，恰好可以弥补本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属团簇复合离子液体自燃推进剂，其特征在于，所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂由离子液体和金属纳米团簇组成，离子液体的阴离子为硼氢类阴离子，阳离子为烷基链接枝咪唑或三唑阳离子；金属纳米团簇的元素为Fe、Co、Mn、Cu、Zn中的一种。

2.根据权利要求1所述的金属团簇复合离子液体自燃推进剂，其特征在于：所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂热分解温度达到200℃以上，热稳定性能较好，密度0.95～0.97g·cm-3，金属团簇的引入促使离子液体热值提高。

3.根据权利要求1所述的金属团簇复合离子液体自燃推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种金属团簇复合离子液体自燃推进剂，其特征在于，所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂由离子液体和金属纳米团簇组成，离子液体的阴离子为硼氢类阴离子，阳离子为烷基链接枝咪唑或三唑阳离子；金属纳米团簇的元素为fe、co、mn、cu、zn中的一种。

2.根据权利要求1所述的金属团簇复合离子液体自燃推进剂，其特征在于：所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂热分解温度达到200℃以上，热稳定性能较好，密度0.95～0.97g·cm-3，金属团簇的引入促使离子液体热值提高。

3.根据权利要求1所述的金属团簇复合离子液体自燃推进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中烷烃取代咪唑或者三唑连接的烷基侧链为-ch2-ch＝ch2、中的任意一种，其中n＝0,1,2,3,4,5，烷烃取代咪唑或三唑前体和卤代烷烃的摩尔比为1:1，搅拌回流反应的时间为24h。

5.根据权利要求3所述金属团簇复合离子液体自燃推进剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂a为乙酸乙酯或乙醚，溶剂b为乙腈，溶剂c为二氯甲烷，溶剂d为甲醇、乙醇、乙二醇中的任意一种，硼氢化物的钠盐为na[bh3cn]、na[bh2(cn)2]-、na[b2h6cn]、na[b3h8]和na[bh4]中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延强，焦念明，程清，姚远，刘龙，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：