[发明专利]一种Al-NaF复合燃料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种Al‑NaF复合燃料及其制备方法和应用，属于推进剂制备技术领域。将微米级的Al粉和NaF按一定的比例投入到行星式球磨机的球磨罐中，不锈钢磨球的重量按球料比确定，惰性气体保护下保持一定的转速进行球磨，球磨完毕后需要在手套箱内开罐加入惰性稳定溶剂，在室温空气中缓慢挥发，以完成燃料的自然钝化，待溶剂挥发晾干后在烘箱中烘干得到的固体即为微纳结构Al‑NaF复合燃料。使用微纳结构Al‑NaF复合燃料取代铝粉进行推进剂成药实验，得到含微纳结构Al‑NaF复合燃料推进剂。

技术领域

本发明涉及一种Al-NaF复合燃料及其制备方法和应用，属于推进剂制备技术领域。

背景技术

现代复合固体推进剂的主要成分通常包括粘合剂、增塑剂、高能添加剂、氧化剂、金属燃料、固化剂和其他功能助剂。其中金属燃料的主要作用是提高推进剂的燃烧热。从理论上说Be、Mg、Al、B、Li等金属都是优良的金属燃料，但是Be的毒性太大，B难以燃烧，Mg的着火点低但热值相对也低。综合性能而言，Al因高密度、低耗氧量和高燃烧焓的优点，对提高固体推进剂比冲有显著作用，另外因其原材料丰富、成本低，Al作为金属燃料广泛应用于各种固体推进剂中。但铝粉作为固体导弹的金属燃料也有一定的缺点，主要表现为铝粉的熔点低、着火点高，因此铝粉在燃烧之前首先会熔化，导致铝粉颗粒相互凝结形成大的凝结相，并导致铝粉燃烧不完全。大的凝结相在火箭发动机内流动，会降低周围燃气的流速，形成火箭发动机的两相流损失，会使铝粉能量与理论计算值相比损失10％以上。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种Al-NaF复合燃料及其制备方法和应用。

本发明的技术解决方案是：

一种Al-NaF复合燃料，该复合燃料的组份包括Al粉和NaF，以复合燃料的总质量为100％计算，NaF的质量含量为1％-10％；

NaF以纳米形态均匀分布在Al粉的表面和内部。

一种Al-NaF复合燃料的制备方法，该方法的步骤包括：

(1)将Al粉和NaF进行高能球磨，得到混合物；

(2)球磨结束后使用钝化剂对步骤(1)得到的混合物进行钝化处理；

(3)将钝化后的产物取出，晾干，烘干，过筛，得到Al-NaF复合燃料。

所述的步骤(1)中，以Al粉和NaF的总质量为100％计算，NaF的质量含量为1％-10％；Al粉为微米级颗粒或亚毫米级颗粒，NaF为微米级颗粒；进行球磨时使用行星式球磨机；进行球磨时球磨罐中球料比(质量比)为6-20:1，球是指不锈钢磨球，料是指Al粉和NaF的混合物；进行球磨时使用惰性气体进行保护；球磨时转速为250-400转/min，球磨方式为一直球磨或球磨3-5min停30s，球磨时间为6-12h；

所述的步骤(2)中，加入钝化剂时需要将球磨罐放置到手套箱中冷却至室温后，然后将混合物使用钝化剂进行钝化处理，钝化处理过程中钝化剂缓慢挥发，在这过程中完成了Al-NaF混合物的自然钝化；钝化剂的加入量为至少浸没Al-NaF混合物，一般为Al-NaF混合物质量的2-5倍；钝化剂为正己烷或环己烷，且正己烷或环己烷经过二苯甲酮作指示剂，除水剂除水严格蒸馏获得；

所述的步骤(3)中，烘干是在烘箱中进行，过筛后得到的Al-NaF复合燃料为微纳结构，过筛时筛子孔径为150-250μm。

一种含Al-NaF复合燃料的复合固体推进剂，该复合固体推进剂包括氧化剂、粘合剂、增塑剂、Al-NaF复合燃料和助剂；

以复合固体推进剂的总质量为100％计算，复合固体推进剂中的各组分的质量百分含量为：

氧化剂：40％～80％

粘合剂：5～20％