[发明专利]一种液体型改性尿素降速剂、制备方法及固体推进剂

说明书

本发明涉及一种液体型改性尿素降速剂、制备方法及包含该降速剂的固体推进剂，该降速剂的结构式为：X₂NCONX₂；其中X为C_nH_2nCN或氢，且最多两个X为氢，其中n为1～10；该降速剂通过尿素、腈类卤化物和缚酸剂制备得到，本发明提供的液体降速剂与常见的固体降速剂相比具有更好的分散性和降速效果，可同时降低推进剂的燃速和压强指数，该类降速剂在固体推进剂中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于固体推进剂技术领域，涉及一种液体型改性尿素降速剂、制备方法及包含该降速剂的固体推进剂。

背景技术

随着固体火箭推进技术的不断发展，固体火箭发动机对固体推进剂的性能提出了新的要求。在实际使用中，不同用途的固体火箭发动机对所用推进剂的燃速要求也不一样，助推器发动机通常需使用高燃速推进剂，以便快速提供起飞和加速所需的推力；而巡航发动机则需要低燃速推进剂，以保证提供长时间、持续稳定的推力。

推进剂中氧化剂AP的燃烧速率是影响推进剂燃速的核心因素，降低推进剂燃速可通过物理途径或化学途径来实现。常用的物理调节方式是增大AP的粒径，这种方式不改变推进剂热分解及燃烧反应的化学机理。但大量使用粗粒度AP会导致推进剂的粒度级配不合理，从而引发推进剂药浆的流动性和流平性变差，并造成推进剂的密度下降。化学途径则是通过添加降速剂改变AP热分解及燃烧反应机理，从而实现对推进剂燃速的调节。

现有降速剂一般为固体颗粒或粉末，研究发现AP分解通常从表面开始，而降速剂与AP表面接触会进一步抑制AP的表面反应。因此，通过降速剂包覆AP或降速剂纳米化可有效提高降速效果，但存在难以大规模工程化应用和成本较高等问题，且降速剂用量一般在2％以上，会对推进剂能量、力学性能和制备工艺等带来不良影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种液体型改性尿素降速剂、制备方法及包含该降速剂的固体推进剂，所述降速剂具有如下结构式：

X₂NCONX₂

其中，n为1～10，X为C_nH_2nCN或氢，且最多两个X为氢，与常见的固体降速剂相比，改性后的尿素降速剂常温下为液体，具有更好的分散性和降速效果，可同时降低推进剂的燃速和压强指数。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种液体型改性尿素降速剂，结构式为：

X₂NCONX₂；

结构式中X为C_nH_2nCN或氢，且包含氢的个数≤2；C_nH_2nCN中，n＝1～10。

进一步的，上述降速剂的分子量为150～1200。

上述一种液体型改性尿素降速剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)冰浴条件下将腈类卤化物和缚酸剂分散于二氯甲烷中，腈类卤化物和缚酸剂摩尔比为1:1～1.5；

(2)将尿素加入步骤(1)所得溶液中，尿素与腈类卤化物的摩尔比为：1:2～4。

(3)加入去离子水淬灭反应后进行萃取，真空干燥后得到产物。

进一步的，上述步骤(2)中，反应温度为室温，反应时间为≥12h。

进一步的，上述腈类卤化物为乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈、庚腈、辛腈、壬腈或癸腈的卤元素单取代物，上述卤元素为氯、溴或碘。

进一步的，上述缚酸剂为有机弱碱；上述缚酸剂为吡啶或三乙胺。