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复合固体推进剂用新型二茂铁类燃速催化剂研究进展

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化工进展 2021年第5期40卷 2560-2573页

作者：冯海涛刘晓菊张弛王艳丽马晓燕西北工业大学化学与化工学院陕西西安710129

二茂铁及其衍生物是一类性能良好的复合固体推进剂燃速催化剂,较少的添加量便可调控推进剂的燃烧性能。然而结构简单、分子量小的二茂铁类燃速催化剂存在易迁移和易挥发等缺点,严重影响了推进剂装药的贮存寿命、使用可靠性及环境适应性... 详细信息

二茂铁及其衍生物是一类性能良好的复合固体推进剂燃速催化剂,较少的添加量便可调控推进剂的燃烧性能。然而结构简单、分子量小的二茂铁类燃速催化剂存在易迁移和易挥发等缺点,严重影响了推进剂装药的贮存寿命、使用可靠性及环境适应性。因此设计和合成具有低迁移、低挥发和高催化效率的二茂铁类燃速催化剂便成为这一领域研究的关键点。本文介绍了近年来已报道的新型二茂铁类燃速催化剂的合成方法、抗迁移挥发性和催化性能,指出了其存在的问题,并对该领域今后的研究方向进行了展望。低分子量的二茂铁化合物合成相对简单,催化性能优异,但迁移挥发趋势依然存在;二茂铁聚合物分子量大,能彻底解决二茂铁的迁移问题,但催化效率较低,合成工艺复杂。在这些新型燃速催化剂中,含能离子型二茂铁化合物迁移挥发性低、易于合成修饰、热稳定性好且高含氮量,有利于提高推进剂的能量水平,具有广阔的应用前景。

关键词：复合固体推进剂燃速催化剂二茂铁衍生物抗迁移挥发性催化作用

几种常用燃速催化剂对GAP基ETPE热分解的影响

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含能材料 2016年第11期24卷 1102-1107页

作者：李鑫葛震李强李铎左英英闫斌罗运军北京理工大学材料学院北京100081 山西北方兴安化学工业有限公司山西太原030051

采用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了三氧化二铁(Fe_2O_3)、氧化铜(CuO)、亚铬酸铜(Cr_2Cu_2O_5)、碳酸铅(PbCO_3)、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)铅盐(NP)、柠檬酸铅(C_6H_5O_7Pb)、炭黑(CB)对聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)热分解性能的影响。结果表明:几种燃速催化剂主要对GAP基ETPE中叠氮基团热分解产生较大影响。其中,CuO和Cr_2Cu_2O_5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别提前了21.9,13.6℃,Fe_2O_3、PbCO_3、C_6H_5O_7Pb、NP和CB使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温分别滞后了1.7,2.6,1.6,1.0,1.1℃;CuO、Cr_2Cu_2O_5、C_6H_5O_7Pb、CB使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别增加75.5,84,43.4,103.1J·g^(-1),Fe_2O_3、PbCO_3和NP使GAP基ETPE中叠氮基团表观分解热分别降低137.9,58.8,47.3J·g^(-1)。综合比较认为,CuO和Cr_2Cu_2O_5使GAP基ETPE中叠氮基团分解峰温提前,表观分解热增加,是催化GAP基ETPE热分解理想的燃速催化剂。

关键词：含能粘合剂含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE) 燃速催化剂热分解

二茂铁类燃速催化剂在HTPB推进剂中的迁移性能及催化作用

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火炸药学报 2021年第5期44卷 693-697页

作者：侯斌张祺祺邵雨滴祝世杰毛羽孟嘉鑫张晨李爽刘学湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003 航天化学动力技术重点实验室湖北襄阳441003 应急救生与安全防护湖北省重点实验室湖北襄阳441003 火箭军装备部驻襄阳地区军事代表室湖北襄阳441003

为了研究二茂铁衍生物在HTPB推进剂中的迁移规律及对推进剂燃速的催化作用,利用“三明治”试件模拟70℃下二茂铁类衍生物在HTPB推进剂体系中的迁移过程,并以此来评价二茂铁衍生物的迁移性能;在相同HTPB推进剂配方条件下,测定了不同二茂... 详细信息

为了研究二茂铁衍生物在HTPB推进剂中的迁移规律及对推进剂燃速的催化作用,利用“三明治”试件模拟70℃下二茂铁类衍生物在HTPB推进剂体系中的迁移过程,并以此来评价二茂铁衍生物的迁移性能;在相同HTPB推进剂配方条件下,测定了不同二茂铁衍生物对推进剂燃速的催化作用;通过Gaussian程序计算得到二茂铁衍生物的偶极矩、能量等理论性质,并分析与测试结果之间的关系。结果表明,二茂铁衍生物的分子偶极矩与取代链段密切相关,增塑剂癸二酸二异辛酯分子的偶极矩受链段构象的影响明显,常温下趋向于偶极矩较大的构象,高温下则趋向于偶极距较小的构象;根据建立的“溶解-解析”模型分析得出,二茂铁衍生物的偶极矩与增塑剂的偶极距越接近,迁移率越小;在对HTPB推进剂燃速的催化作用上呈现出二茂铁衍生物的铁含量越高,二茂铁衍生物HOMO与LUMO的能量差越小,催化作用越明显。

关键词：物理化学 HTPB推进剂二茂铁燃速催化剂迁移性能

含不同燃速催化剂的NC/GAP复合球形药的制备与热分解性能

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含能材料 2020年第8期28卷 759-765页

作者：羿庄城柴宽吴艳光占煜刘爱传王文俊武汉工程大学材料科学与工程学院湖北武汉430205 山西北方兴安化学工业有限公司山西太原030051 中国汽车工业工程有限公司天津300113

为了改善燃速催化剂在固体推进剂药柱中的分散均匀性,提高其催化效率,采取内溶法分别制备了含燃速催化剂Fe2O3、Cu O、CNTs以及Cu2Cr2O5的硝化纤维素/聚叠氮缩水甘油醚复合球形药,并对其形貌、粒径、塑化性能、热分解性能等进行了测试... 详细信息

为了改善燃速催化剂在固体推进剂药柱中的分散均匀性,提高其催化效率,采取内溶法分别制备了含燃速催化剂Fe2O3、Cu O、CNTs以及Cu2Cr2O5的硝化纤维素/聚叠氮缩水甘油醚复合球形药,并对其形貌、粒径、塑化性能、热分解性能等进行了测试与分析。结果表明,采取内溶法工艺制备的含燃速催化剂NC/GAP复合球形药,圆球化程度高,流散性好,球形药颗粒粒径可控;燃速催化剂以物理共混的方式引入NC/GAP复合球形药,对NC和GAP的分子结构未产生影响。另外,燃速催化剂的加入促进了NC/GAP球形药的热分解。含Fe2O3、CuO、CNTs以及Cu2Cr2O5的复合球形药比纯NC/GAP球形药的起始热分解温度分别降低12.15,15.38,15.42℃和13.97℃,其中CuO和CNTs的催化效果较明显。

关键词：复合球形药硝化纤维素(NC) 聚叠氮缩水甘油醚(GAP) 燃速催化剂热分解

利用LF-NMR研究燃速催化剂对推进剂固化反应的影响

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固体火箭技术 2015年第5期38卷 697-701,706页

作者：贾林谢五喜杜姣姣张林军张冬梅王琼顾妍西安近代化学研究所西安710065

对分别加入0%、2%和4%燃速催化剂Ct的某推进剂A、B、C 3个体系,应用低场核磁共振技术(LF-NMR)分别在线监测50、60、70℃固化反应,通过聚合物氢质子横向弛豫时间T2进行固化反应动力学研究。结果显示,T2与体系固化反应程度有相关性,可在... 详细信息

对分别加入0%、2%和4%燃速催化剂Ct的某推进剂A、B、C 3个体系,应用低场核磁共振技术(LF-NMR)分别在线监测50、60、70℃固化反应,通过聚合物氢质子横向弛豫时间T2进行固化反应动力学研究。结果显示,T2与体系固化反应程度有相关性,可在线监测样品固化反应的初期、中期和末期;3个体系在反应初期、中期均表现为一级动力学反应;各体系的反应初期的表观反应活化能Ea均大于反应中期,说明2个阶段的反应机理不同;提高固化温度能增加反应速率常数k、缩短固化时间,但不影响固化反应规则,没有改变交联网络的组成;同一固化温度下,随着Ct含量增大,k值增加、固化时间缩短,说明Ct对固化反应有催化作用,含量越高,催化作用越大,但过多的Ct会影响交联剂体系的链反应规则,一定程度上改变了推进剂的空间网络结构。

关键词：低场核磁共振固化反应推进剂燃速催化剂反应动力学

几种常用燃速催化剂对P(BAMO/AMMO)含能粘合剂热分解性能的影响

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含能材料 2014年第5期22卷 641-645页

作者：王刚葛震罗运军北京理工大学材料学院北京100081

用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了Cu O、Fe2O3、碳黑(CB)、Pb CO3、Bi2O3、(NH4)2Cr2O7对P(BAMO/AMMO)含能粘合剂热分解性能的影响。结果表明:6种催化剂使P(BAMO/AMMO)粘合剂的起始分解温度向低温方向移动,叠氮基团放热分解反应提... 详细信息

用热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)研究了Cu O、Fe2O3、碳黑(CB)、Pb CO3、Bi2O3、(NH4)2Cr2O7对P(BAMO/AMMO)含能粘合剂热分解性能的影响。结果表明:6种催化剂使P(BAMO/AMMO)粘合剂的起始分解温度向低温方向移动,叠氮基团放热分解反应提前,促进了粘合剂放热分解反应,升温速率10℃·min-1时,CB和Pb CO3使粘合剂的起始分解温度分别向低温方向移动8.3℃和24.2℃。Cu O、Fe2O3、Pb CO3、(NH4)2Cr2O7使P(BAMO/AMMO)粘合剂中叠氮基团的表观分解热分别增加0.05,0.09,0.10,0.06 k J·g-1,而CB和Bi2O3使叠氮基团的表观分解热减小。

关键词：分析化学含能粘合剂 P(BAMO /AMMO) 燃速催化剂热分解

新型燃速催化剂——烷基二茂铁桥联双聚分子的电化学研究

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高等学校化学学报 1995年第7期16卷 1066-1068页

作者：丁廷桢王岩杨玉吴艳钟清华大学化学系北京100084 北京理工大学化学化工系

液态烷基二茂铁桥联双聚分子是一类新型燃速催化剂,它不仅具有催化活性高的优良特性,而且挥发性及迁移性均有改善,适宜用于火箭燃料复合固体推进剂。本文合成9种含不同取代基的双核二茂铁化合物,其中6种为首次合成。该9种化合物的通式为... 详细信息

液态烷基二茂铁桥联双聚分子是一类新型燃速催化剂,它不仅具有催化活性高的优良特性,而且挥发性及迁移性均有改善,适宜用于火箭燃料复合固体推进剂。本文合成9种含不同取代基的双核二茂铁化合物,其中6种为首次合成。该9种化合物的通式为:其结构通式、各化合物的编号、英文名缩写及所含取代基和桥联基表示如下:

关键词：燃速催化剂二茂铁桥联双聚分子火箭燃料

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铜-铅-炭复合燃速催化剂的制备及性能

火炸药学报 2011年第6期34卷 69-73页

作者：董秀芳李裕熊贤锋曹端林中北大学化工与环境学院山西太原030051 西安近代化学研究所陕西西安710065

以铜-铅螯合物为活性组分,介孔炭为载体,采用反应沉淀制备了铜-铅-炭复合燃速催化剂。通过N2吸附-脱附、SEM、TG和DSC等对其进行表征。结果表明,铜-铅螯合物呈不规则球形,铜-铅-炭复合催化剂呈球花状。BET比表面积为28m2/g,孔容为0.012c... 详细信息

以铜-铅螯合物为活性组分,介孔炭为载体,采用反应沉淀制备了铜-铅-炭复合燃速催化剂。通过N2吸附-脱附、SEM、TG和DSC等对其进行表征。结果表明,铜-铅螯合物呈不规则球形,铜-铅-炭复合催化剂呈球花状。BET比表面积为28m2/g,孔容为0.012cm3/g。在20MPa压强下含铜-铅-炭复合催化剂的双基推进剂的燃速为27.59mm/s,4～20MPa的压强指数由0.96降至0.48。

关键词：材料科学燃速催化剂复合物介孔炭催化燃烧

燃速催化剂对NEPE固体推进剂能量和压强指数的影响

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北京理工大学学报 1992年第S1期12卷 119-124页

作者：冯增国侯竹林王恩普北京理工大学化工与材料学院

分析了燃速催化剂对NEPE高能固体推进剂理论比冲和燃速压强指数的影响.在固体含量为68.4％～74.9％的范围内,观察到随着固体氧化剂和金属燃烧剂含量的增加,标准理论比冲(Iss°)从2660.0N.s/kg增至2682.7N.s/kg.如加入1.52％～2.05％的... 详细信息

分析了燃速催化剂对NEPE高能固体推进剂理论比冲和燃速压强指数的影响.在固体含量为68.4％～74.9％的范围内,观察到随着固体氧化剂和金属燃烧剂含量的增加,标准理论比冲(Iss°)从2660.0N.s/kg增至2682.7N.s/kg.如加入1.52％～2.05％的燃速催化剂.则Iss°下降为2640.5～2660.0,采用复合燃速催化剂可使推进剂的燃速压强指数降至0.655～0.716,其含量不应低于1.5％～2.1％。

关键词：固体推进剂燃速催化剂理论比冲压强指数