[发明专利]核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球及基于该微球的固体推进剂

说明书

本发明提供了一种核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球及基于该微球的固体推进剂，以降低现有Al基复合固体推进剂的压强指数，提升催化剂的催化效率。一种核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球按以下质量分数组成：高氯酸盐氧化剂25％～80％，铝粉5％～75％，催化剂0％～20％，其中，高氯酸盐氧化剂紧密包覆铝粉形成粒径为1.0～400μm的核壳型复合微球；当复合微球中含有催化剂时，催化剂嵌入高氯酸盐氧化剂晶体之间，且各组分间紧密接触。

技术领域

本发明属于复合固体推进剂技术领域，具体涉及一种核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球及基于该微球的固体推进剂。

背景技术

固体推进剂作为固体火箭发动机(Solid Rocket Motor，SRM)的能源与工质源，被广泛应用于各类运载火箭和武器装备，其燃烧性能很大程度上决定了SRM的性能。除用于可变推力SRM的固体推进剂外，设计人员通常希望推进剂具有较低的燃速压强指数。高的压强指数意味着SRM工作过程中微小的压力扰动便会引起燃速的大幅改变，导致SRM燃烧室内产生压力震荡。这不仅对SRM的结构设计带来了巨大的挑战，还有可能引起重大安全事故。

研究人员通常采用添加燃烧催化剂的方法调节推进剂的燃速压强指数，但大量实验结果表明现有的燃烧催化剂会给推进剂的能量水平、力学性能、贮存安定性和工艺性能等带来不同程度的负面影响(Isert S,Groven L J,Lucht R P,et al.The effect ofencapsulated nanosized catalysts on the combustion of composite solidpropellants[J].Combustion and Flame,2015,162(5):1821-1828.)。因此，为了提高燃烧催化剂的催化效率而降低其在推进剂配方中的用量，研究人员对催化剂的催化燃烧机理进行了大量研究，但结果均不理想。

鉴于此，还需寻求另外的方法以降低现有复合固体推进剂的燃烧压强指数，提升催化剂的催化效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球及基于该微球的固体推进剂，以降低现有Al基复合固体推进剂的压强指数，提升催化剂的催化效率。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种核壳型铝@高氯酸盐/催化剂复合微球，其特殊之处在于，按以下质量分数组成：

高氯酸盐氧化剂 25％～80％

铝粉 5％～75％

催化剂 0％～20％

其中，高氯酸盐氧化剂紧密包覆铝粉形成粒径为1.0～400μm的核壳型复合微球；

当复合微球中含有催化剂时，催化剂嵌入高氯酸盐氧化剂晶体之间，且各组分间紧密接触。

进一步地，按以下质量分数组成：

高氯酸盐氧化剂 40％～65％

铝粉 35％～60％

催化剂 0％～5％。

进一步地，所述高氯酸盐氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾、高氯酸锂、高氯酸硝酰中的一种或多种的组合；

所述铝粉的粒径为0.030μm～700μm；

所述催化剂为金属氧化物、金属复合氧化物、无机金属盐和金属有机化合物中的一种或任意几种的组合。