[發(fā)明專利]燃速可控的光敏推進(jìn)劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810205896.5
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108373397A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈瑞琪;段卜仁;章皓男;吳立志;王浩宇;何念柏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C06D5/06
• 分類號(hào): C06D5/06;C06B25/34
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種燃速可控的光敏推進(jìn)劑，包括如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分，產(chǎn)氣劑：五氨基四唑15%～30%、氧化劑：硝酸胍70%～80%、吸光劑：納米碳粉1%～5%、粘結(jié)劑：端羥基聚丁二烯與酚醛樹(shù)脂混合物1%～5%。將各原材料組分充分混合后，采用油壓機(jī)進(jìn)行壓制，制備出實(shí)驗(yàn)所需的推進(jìn)劑藥柱。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，本發(fā)明的一種燃速可控的光敏推進(jìn)劑燃燒速度為0.40～0.55mm/s，光路衰減率為15%～35%，點(diǎn)火延遲時(shí)間為0.1～0.2s，激光點(diǎn)火的最低臨界閾值為10W，推進(jìn)劑在燃燒過(guò)程有較多氣體產(chǎn)生，燃燒后生成殘?jiān)伲廴拘。蓪?shí)現(xiàn)在激光支持下的燃燒，具有優(yōu)異的燃燒性能，有利于在激光微推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃速可控的光敏推進(jìn)劑及其制備方法，屬于激光微推進(jìn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光化學(xué)聯(lián)合推進(jìn)是以激光作為外界激勵(lì)能量，通過(guò)激光與推進(jìn)劑之間的熱作用、機(jī)械作用、電磁作用、光化學(xué)作用等方式實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑在激光支持下燃燒的一種新型推進(jìn)方式。激光化學(xué)聯(lián)合推進(jìn)具有產(chǎn)氣量大、固體殘?jiān)佟⒈葲_高、產(chǎn)氣清潔、可控燃燒等特點(diǎn)，可用于空間衛(wèi)星行進(jìn)、姿態(tài)調(diào)控等。

光敏推進(jìn)劑是一種對(duì)于激光敏感，受到激光能量激勵(lì)時(shí)能夠進(jìn)行激光支持的燃燒，且在停止激光作用后迅速熄滅的適用于激光化學(xué)聯(lián)合推進(jìn)的固體推進(jìn)劑。光敏推進(jìn)劑與傳統(tǒng)固體推進(jìn)劑相比最主要的區(qū)別是前者要對(duì)激光能量的輸入敏感，故組分中含有吸光成分。同時(shí)，為滿足產(chǎn)氣量大、固體殘?jiān)佟⒈葲_高、產(chǎn)氣清潔等要求，推進(jìn)劑燃燒后應(yīng)大量生成清潔、無(wú)污染的氣態(tài)產(chǎn)物，如CO₂、N₂等。根據(jù)以上技術(shù)要求，確定光敏推進(jìn)劑主要由氧化劑、產(chǎn)氣劑、吸光劑、粘合劑及其他組分組成。

北京理工大學(xué)的陳盛在“組分對(duì)高能HTPB推進(jìn)劑燃燒性能和力學(xué)性能的影響”中提到端羥基聚丁二烯復(fù)合固體推進(jìn)劑(HTPB推進(jìn)劑)具有黏度低、工藝與力學(xué)性能良好、燃速調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外普遍使用的推進(jìn)劑；但由于其主要組分AP的燃燒產(chǎn)物不清潔，會(huì)對(duì)使用環(huán)境造成污染，不利于空間中的應(yīng)用。航天科工集團(tuán)的趙生國(guó)、宋明綱在“高固體NEPE高能推進(jìn)劑研究”中提到NEPE推進(jìn)劑是一種高能推進(jìn)劑，由于該類推進(jìn)劑能量高、使用溫度范圍寬，近年來(lái)對(duì)此類推進(jìn)劑的研究獲得迅速發(fā)展，但由于NEPE推進(jìn)劑中含有大量的硝酸酯粘合劑，隨著配方中固體含量的增加，必然會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)劑內(nèi)部分離相的增加，使得其力學(xué)性能大幅度下降，具有一定局限性。陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的宋桂賢、吳雄崗在“復(fù)合改性雙基推進(jìn)劑燃燒性能研究”中提到復(fù)合改性雙基推進(jìn)劑(CMDB)是在雙基和復(fù)合推進(jìn)劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類推進(jìn)劑，由于其中加入高能燃燒劑，使燃燒時(shí)放熱增加，提高了推進(jìn)劑的燃燒溫度，進(jìn)而提高推進(jìn)劑的比沖和特征速度，但由于添加高能燃燒劑的團(tuán)聚現(xiàn)象使得推進(jìn)劑的燃速降低，因此具有一定缺陷。由此可知，目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的推進(jìn)劑均具有一定的缺點(diǎn)和局限性，不利于空間或衛(wèi)星軌控中的應(yīng)用，因此，需設(shè)計(jì)一類新型推進(jìn)劑，以滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目地在于提供一種燃速可控的光敏推進(jìn)劑配方，使制得的光敏推進(jìn)劑具有可在激光支持下燃燒、產(chǎn)氣清潔等特點(diǎn)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的具體方案為：一種燃速可控的光敏推進(jìn)劑，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，包括如下組成：產(chǎn)氣劑15％～30％、氧化劑60％～80％、吸光劑1％～5％、粘結(jié)劑2％～6％。

進(jìn)一步的，產(chǎn)氣劑采用五氨基四唑(5-ATZ)。

進(jìn)一步的，氧化劑采用硝酸胍(GN)。

進(jìn)一步的，吸光劑采用納米碳粉(Nano-C)。

進(jìn)一步的，粘結(jié)劑為端羥基聚丁二烯(HTPB)和酚醛樹(shù)脂(PFR)按質(zhì)量比1:1的混合物。

上述光敏推進(jìn)劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)原材料準(zhǔn)備：將原材料烘干，對(duì)產(chǎn)氣劑與氧化劑進(jìn)行球磨、振篩處理，得到不同粒度的藥劑，按配比將產(chǎn)氣劑、氧化劑和吸光劑混合后加入粘結(jié)劑攪拌均勻；