[发明专利]一种低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒及制备方法

说明书

本发明公开了一种低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒及制备方法，将高氯酸铵加入到甲醇和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶液，得到高氯酸铵溶液；将硝化纤维素的丙酮溶液加入到高氯酸铵溶液中，然后加入纳米铝粉混合均匀后加入催化剂，搅拌均匀后得到混合液，将混合液通过静电喷雾方法制备成低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒。本发明中催化剂从化学上降低了低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的燃速温度系数，降低环境温度对推进剂性能的影响，同时，燃烧催化效果明显且能使颗粒释放大量能量，作为固体推进剂重要组分，实现固体推进剂的快速稳态燃烧。本发明合成方法绿色、安全、简单、有效，且对环境良好、易于工业化生产。

技术领域

本发明属于纳米含能材料技术领域，特别涉及一种低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒及制备方法。

背景技术

固体推进剂作为导弹武器系统和固体火箭的动力来源，广泛应用于航空航天和武器装备等领域，其能量特性、燃烧性能、对温度的敏感性等直接影响导弹武器装备和固体火箭的机动性、载荷和射程。

复合推进剂，含有大量对环境初温敏感的高氯酸铵(AP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)，导致其燃速温度系数较高。降低或消除环境初温对推进剂的弹道性能的影响是一大技术瓶颈。在火药发射药中已使用了燃面补偿原理补偿环境温度影响，在多孔发射药表面包覆高分子材料，在低温下脆裂增大燃烧面积、在高温下塑性变形降低燃烧面积，实现了改变燃烧面积来补偿环境温度影响，彻底解决了燃速温度系数的影响。但是低燃速温度系数的复合推进剂，尚未取得较大进展。常见降低复合推进剂燃速温度系数的方法主要有使用低温感粘接剂如GAP、降低AP的使用量、使用负温度系数材料、使用燃烧催化剂等。但是这些手段，降低幅度有限。

发明内容

为克服现有技术中颗粒分散性差，能量释放低，燃速温度系数高的问题，本发明的目的是提供一种低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒及制备方法，该颗粒分散性好，能量释放高，加入催化剂后从化学上降低燃速温度系数，能作为固体推进剂重要组分应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将高氯酸铵加入到甲醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液，得到高氯酸铵溶液；

将硝化纤维素的丙酮溶液加入到高氯酸铵溶液中，然后加入纳米铝粉混合均匀后加入催化剂，搅拌均匀后得到混合液，将混合液通过静电喷雾方法制备成低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒。

进一步的，硝化纤维素的用量为低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的质量的1.5-9.1％。

进一步的，高氯酸铵的用量为低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的质量的66-80％。

进一步的，催化剂为CoWO₄-rGO，Bi₂WO₆-rGO或CuCo₂O₄/GO，催化剂的用量为低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的质量的2.5-10％。

进一步的，纳米铝粉的用量为低燃速温度系数的复合推进剂含能颗粒的质量的10-20％。

进一步的，高氯酸铵的粒径为2-20μm，纳米铝粉的粒径为50-100nm。

进一步的，每1mL混合液中硝化纤维素、纳米铝粉、高氯酸铵和催化剂的总质量为100-300mg。

进一步的，甲醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1.5:1-2.5:1。

进一步的，静电喷雾方法的条件为：静电喷雾时使用电压为10-30kV，静电喷雾时针头与接收板距离为2-15cm，静电喷雾时蠕动泵流量为0.1-1.2mL·h^-1，静电喷雾时环境温度为10-40℃，湿度为10-40％。