一種航天燃料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種航天燃料及其制備方法，包括以下步驟：(1)將0.01～1重量份的羥基亞乙基二膦酸、0.01～1重量份的穩定劑和0.01～0.2重量份的聚丙烯酰胺加入70～90重量份的過氧化氫中，攪拌均勻得到A液；(2)在10～30重量份鋁粉中加入0.01～1重量份氨基三亞甲基膦酸和0.01～1重量份乙二胺四乙酸二鈉，攪拌得到B液；(3)將低溫下將B液加入到A液中，攪拌均勻后加入0.1～5重量份粘結劑和0.1～1重量份的固化劑，攪拌即得所述航天燃料。與現有技術相比，本發明專利技術具有穩定性高、腐蝕性小、燃燒性能好、無廢液的優點。

【技術實現步驟摘要】
一種航天燃料及其制備方法
本專利技術涉及航天運輸領域，具體涉及一種航天燃料及其制備方法。
技術介紹
固體火箭發動機為使用固體推進劑燃料有聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚、過氧化氫鋁、鋁冰推進劑等。固體火箭發動機由藥柱、燃燒室、噴管組件和點火裝置等組成。藥柱是由推進劑與少量添加劑制成的中空圓柱體(中空部分為燃燒面，其橫截面形狀有圓形、星形等)。藥柱置于燃燒室(一般即為發動機殼體)中。點火裝置用于點燃藥柱，通常由電發火管和火藥盒(裝黑火藥或煙火劑)組成。通電后由電熱絲點燃黑火藥，再由黑火藥點火燃藥拄。藥柱燃燒完畢，發動機便停止工作。固體火箭發動機與液體火箭發動機相比較，具有結構簡單，推進劑密度大，推進劑可以儲存在燃燒到中常備待用和操縱方便可靠等優點。缺點是“比沖”小(也叫比推力，是發動機推力與每秒消耗推進劑重量的比值，單位為秒)。一般固體火箭發動機比沖在250-260秒。固體火箭發動機主要用作火箭彈、導彈和探空火箭的發動機，以及航天器發射和飛機起飛的助推發動機。過氧化氫鋁復合固體航天燃料推進劑產品由于其260-270秒的高比沖性能獲得重視，但是其對-10℃使用環境溫度、-30℃儲存溫度的要求限制了廣泛應用，使其優勢無法得到體現。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種穩定性高、腐蝕性小、燃燒性能好、無廢液的航天燃料及其制備方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種航天燃料，包括以下重量份的組分：過氧化氫：70～90；鋁粉：10～30；羥基亞乙基二膦酸：0.01～1；氨基三亞甲基膦酸：0.01～1；穩定劑：0.01～1；乙二胺四乙酸二鈉：0.01～1；聚丙烯酰胺：0.01～0.2；粘結劑：0.1～5；固化劑0.1～1。所述的穩定劑包括乙二胺四亞甲基膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸鈉中的一種。所述的粘結劑為選自聚氯乙烯、聚氨酯或聚丁二烯中的一種。所述的固化劑為是脂肪族改性胺類固化劑651。所述鋁粉的粒徑為0.1～100μm。所述的聚丙烯酰胺分子量大于1000。一種如上所述航天燃料的制備方法，包括以下幾個步驟：(1)將羥基亞乙基二膦酸、穩定劑和聚丙烯酰胺加入過氧化氫中，攪拌均勻得到A液；(2)在鋁粉中加入氨基三亞甲基膦酸和乙二胺四乙酸二鈉，攪拌得到B液；(3)將低溫下將B液加入到A液中，攪拌均勻后加入粘結劑和固化劑，攪拌即得所述航天燃料。將B液加入到A液時的溫度為-30～0℃。步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中所述攪拌的速率為60～4000r/min，攪拌時間為20～200min，步驟(1)和步驟(2)中攪拌時的溫度為-30～10℃，步驟(3)中攪拌時的溫度為-20～0℃。本專利技術中，將鋁粉與氨基三亞甲基膦酸、乙二胺四乙酸二鈉混合，鋁粉在氨基三亞甲基膦酸中溶解，得到鋁離子，然后在聚丙烯酰胺的作用下絡合，絡合后的鋁離子成為過氧化氫的催化劑；另外，A液中的羥基亞乙基二膦酸也會與鋁離子絡合，進一步加強催化作用；在配方中加入聚丙烯酰胺，起到絮化絡合物，防止絡合物沉淀，使催化劑能夠均勻地分布在溶液中，使過氧化氫燃燒更均勻。乙二胺四亞甲基膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸鈉是用于防止過氧化氫分解，，增長航天燃料的儲存時間。與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在以下幾方面：(1)過氧化氫有體積小，放出能量多，在催化劑的作用下燃燒放出大量的熱，每摩爾的H2O2能放出195kJ的能量，同時過氧化氫分解生成氧氣有助燃作用，且燃燒生成水，可直接排放，特別適和用作航天燃料；(2)通過氨基三亞甲基膦酸、聚丙烯酰胺、羥基亞乙基二膦酸將鋁粉轉化成絡合鋁離子，并通過聚丙烯酰胺將絡合鋁離子絮化，均勻分布在燃料電池內，使過氧化氫燃燒更均勻；(3)在燃料中加入穩定劑，穩定性高，增長燃料的存儲時間；(4)本專利技術的航天燃料中不含腐蝕性物質，使用時不會腐蝕油相或發動機，更加安全。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1一種航天燃料的制備方法，包括以下幾個步驟：(1)將0.5重量份的羥基亞乙基二膦酸、0.5重量份的乙二胺四亞甲基膦酸和0.1重量份的聚丙烯酰胺加入80重量份過氧化氫中，在0℃溫度下攪拌100min，得到A液；(2)在20重量份的鋁粉中加入0.5重量份氨基三亞甲基膦酸和0.5重量份乙二胺四乙酸二鈉，在0℃溫度下攪拌100min，得到B液；(3)將-10℃下將B液加入到A液中，在-10℃溫度下攪拌100min，加入2重量份的聚氯乙烯和0.5重量份的固化劑651，在-10℃溫度下攪拌100min，即得所述航天燃料。實施例2一種航天燃料的制備方法，包括以下幾個步驟：(1)將0.7重量份的羥基亞乙基二膦酸、0.6重量份的乙二胺四亞甲基膦酸和0.6重量份的聚丙烯酰胺加入75重量份過氧化氫中，在0℃溫度下攪拌100min，得到A液；(2)在25重量份的鋁粉中加入0.8重量份氨基三亞甲基膦酸和0.4重量份乙二胺四乙酸二鈉，在0℃溫度下攪拌100min，得到B液；(3)將-10℃下將B液加入到A液中，在-10℃溫度下攪拌100min，加入2.5重量份的聚氯乙烯和0.4重量份的固化劑651，在-10℃溫度下攪拌100min，即得所述航天燃料。將上述航天燃料按照GB17930-1999、GB/T261和GB/T5096的標準進行檢測，檢測結果如表1所示。表1航天燃料檢測結果項目實施例1實施例2-10℃長期保存穩定性穩定穩定10℃環境條件下使用耐溫性正常使用正常使用從上述測試結果可以看出，本專利技術的航天燃料具有穩定性高、低溫下正常使用的優點。實施例3采用與實施例1類似的制備方法，不同之處在于組分的重量不同以及制備的條件略有不同，具體表現在：(a)本實施例的航天燃料包括以下重量份的組成，如下：過氧化氫：70；鋁粉：10；羥基亞乙基二膦酸：0.01；氨基三亞甲基膦酸：0.01；乙二胺四亞甲基膦酸鈉：0.01；乙二胺四乙酸二鈉：0.01；聚丙烯酰胺：0.01；聚氨酯：5；固化劑651：1。(b)步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中所述攪拌的速率為60r/min，攪拌時間為200min，A液和B液混合時的溫度為0℃，步驟(1)和步驟(2)中攪拌時的溫度為10℃，步驟(3)中攪拌時的溫度為0℃。經檢測，得到的航天燃料具有穩定性高、低溫下正常使用的優點。實施例4采用與實施例1類似的制備方法，不同之處在于組分的重量不同以及制備的條件略有不同，具體表現在：(a)本實施例的航天燃料包括以下重量份的組成，如下：過氧化氫：90；鋁粉：30；羥基亞乙基二膦酸：1；氨基三亞甲基膦酸：1；乙二胺四亞甲基膦酸鈉：1；乙二胺四乙酸二鈉：1；聚丙烯酰胺：0.2；聚氨酯：0.1；固化劑651：0.1。(b)步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中所述攪拌的速率為4000r/min，攪拌時間為20min，A液和B液混合時的溫度為-30℃，步驟(1)和步驟(2)中攪拌時的溫度為-30℃，步驟(3)中攪拌時的溫度為-30℃。經檢測，得到的航天燃料具有穩定性高、低溫下正常使用的優點。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種航天燃料，其特征在于，所述航天燃料包括以下重量份的組分：過氧化氫：70～90；鋁粉：10～30；羥基亞乙基二膦酸：0.01～1；氨基三亞甲基膦酸：0.01～1；穩定劑：0.01～1；乙二胺四乙酸二鈉：0.01～1；聚丙烯酰胺：0.01～0.2；粘結劑：0.1～5；固化劑0.1～1。

【技術特征摘要】
1.一種航天燃料，其特征在于，所述航天燃料包括以下重量份的組分：過氧化氫：70～90；鋁粉：10～30；羥基亞乙基二膦酸：0.01～1；氨基三亞甲基膦酸：0.01～1；穩定劑：0.01～1；乙二胺四乙酸二鈉：0.01～1；聚丙烯酰胺：0.01～0.2；粘結劑：0.1～5；固化劑0.1～1。2.根據權利要求1所述的一種航天燃料，其特征在于，所述的穩定劑包括乙二胺四亞甲基膦酸或乙二胺四亞甲基膦酸鈉中的一種。3.根據權利要求1所述的一種航天燃料，其特征在于，所述的粘結劑為選自聚氯乙烯、聚氨酯或聚丁二烯中的一種。4.根據權利要求1所述的一種航天燃料，其特征在于，所述的固化劑為是脂肪族改性胺類固化劑651。5.根據權利要求1所述的一種航天燃料，其特征在于，所述鋁粉的粒徑為0.1～100μm。6.根據權利要求1所述的一種航天燃料，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫宏華，田隆豐，王慰連，劉海峰，楊振華，陸佳，李佳，呂建強，魏剛，
申請(專利權)人：上海哈勃化學技術有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31