[发明专利]ADN/AlH3

说明书

本发明涉及一种二硝酰胺铵/三氢化铝(ADN/AlH₃)复合微球、其制备方法及包含该复合微球的固体推进剂，该复合微球结构从内到外依次为ADN层，第一反应型保护层，AlH₃层和第二反应型保护层，结构‑性能可调，制备工艺简单、安全、稳定，适合放大生产的需要，该微球吸湿率低、机械感度低，应用前景广阔。本发明复合微球适用于不同的粘合剂‑固化体系，可以用在HTPB、GAP粘合剂‑异氰酸酯固化剂体系中亦可以用在GAP粘合剂‑炔基固化剂体系中，具有优异的安全性能和成药性能，能显著提高固体推进剂低特征信号性能，可用于高能推进剂配方研究，也适用于丁羟推进剂性能提升研究。

技术领域

本发明属于推进剂技术领域，特别涉及一种ADN/AlH₃复合微球及其制备方法和包含该微球的固体推进剂。

背景技术

ADN(二硝酰胺铵)有效氧含量接近AP(高氯酸铵)，氧平衡为+25.8％，生成焓为-149.8kJ/mol，晶体密度为1.812g/cm³，具有能量高、成气量大、毒性小、燃气清洁、环境友好等特点，用其取代AP氧化剂，能够大幅提高推进剂的能量性能，降低特征信号，减少环境污染。有研究表明，在HTPB(端羟基聚丁二烯)推进剂中使用40％的ADN，推进剂比冲可提高98N·s/kg；ADN用于低特征信号推进剂，可将比冲提高7％，用于含铝推进剂，可将比冲提高10％。

AlH₃(三氢化铝)，其标准摩尔生成焓为-11.8kJ/mol，密度为1.48g/cm³，氢含量为10.08％，储氢密度为148g/L，是液氢的两倍，相对于铝粉具有燃烧热更高、可产生小分子气体的优点，是固体复合推进剂中替代铝粉的理想燃料。据报道，在固体推进剂中采用AlH₃替代Al粉可提高比冲98N·s/kg；在固液推进剂中采用AlH₃替代Al粉可提高比冲313.6N·s/kg；在液体推进剂中添加AlH₃可提高比冲264.6N·s/kg。

以AlH₃、ADN和含能黏合剂组成的固体推进剂，其标准理论比冲可达 2881.2N·s/kg，比传统固体推进剂高20％～25％，而且环保洁净，是典型的高能低特征信号推进剂和洁净推进剂，因此，以AlH₃和ADN组合应用的高能固体推进剂成为国内外研究人员关注的焦点。

但是一方面ADN吸湿性强，在相对湿度大于50％环境中10h内ADN晶体就会发生潮解，且与推进剂常用粘合剂体系不相容；而AlH₃自身稳定性差、存在分解、自燃、自爆的危险，同时，它与含能增塑剂和氧化剂的化学相容性差，在制药过程易引起爆炸，实际推广应用过程中存在较高的安全风险。因此，解决ADN的吸湿性、AlH₃的高感度以及二者与推进剂组分的相容性是ADN和 AlH₃在复合炸药和固体推进剂领域实现大批量应用的瓶颈技术。

为了降低ADN的吸湿性，国内外主要采用以下两种解决方法：一是采用球形化技术，改变ADN的形貌；二是对ADN进行表面处理，降低表面能，提高疏水性，阻隔与水的接触，从而达到改善其吸湿性的效果。如美国联合公司利用ADN在熔融状态下通过毛细管造粒技术使其球形化；美国航空战争中心 NAWC化学分部采用高温矿物油乳化—低温结晶的方式制备了球形化ADN；聚硫公司采用喷雾弥散辅以气相二氧化硅法，制备了防吸湿的球形ADN。德国 ICT采用流化床改进包覆造粒，制备球形化包覆ADN。国内西安近代化学研究所也采用上述类似的方法制备了包覆-球形化ADN。但是上述方法均要求在 ADN熔点(90℃)附近进行球形化，材料局部过热或聚集的现象易引发安全事故，且均难以工业化生产。