[發(fā)明專利]一種含生物法BTTN的高力學(xué)性能固體推進(jìn)劑及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010719396.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112028723B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小英;肖金武;尹欣梅;錢勖;楊品高;李偉;唐泉;劉雄;吳鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C06B33/06
• 分類號(hào): C06B33/06;C06B23/00;C06D5/06
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發(fā)明提供了一種含生物法BTTN的高力學(xué)性能固體推進(jìn)劑及其制備工藝，所述固體推進(jìn)劑中增塑劑為生物法1,2,4?丁三醇硝化制得的生物法1,2,4?丁三醇三硝酸酯，功能助劑為多羥基乙二胺，其中，用于制備增塑劑的生物法1,2,4?丁三醇的純度大于等于91wt％。本發(fā)明中將純度相對(duì)較低的生物法BT硝化生成BTTN后，再添加功能助劑多羥基乙二胺用于推進(jìn)劑的制備，使生物法BTTN推進(jìn)劑的力學(xué)性能與化學(xué)法相當(dāng)。功能助劑多羥基乙二胺的添加有效解決了使不同純度生物法BT均能在高能推進(jìn)劑中應(yīng)用的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體推進(jìn)劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含生物法BTTN的高力學(xué)性能固體推進(jìn)劑及其制備工藝。

背景技術(shù)

1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)是高能固體推進(jìn)劑良好的含能增塑劑，NEPE高能推進(jìn)劑一般采用硝化甘油(NG)和BTTN的混合物(NG/BTTN)作為高能增塑劑，改進(jìn)和提高了推進(jìn)劑的能量、力學(xué)和燃燒性能。BTTN的結(jié)構(gòu)式如下：

1,2,4-丁三醇(BT)是合成BTTN的原材料，將BT進(jìn)行硝化即制備成BTTN。目前BT均采用化學(xué)法合成，但化學(xué)法生產(chǎn)BT(以化工原材料丁烯-1,4-二醇、馬來(lái)酸二乙酯等在金屬催化劑作用下高溫高壓反應(yīng)制得)主要存在環(huán)境污染嚴(yán)重(如反應(yīng)中含有多種重金屬)、生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題，因此近幾年國(guó)內(nèi)外開(kāi)始利用生物酶發(fā)酵法合成BT。

Niu等在2003年報(bào)道了BT的生物合成法(W Niu,M N Molefe,J WFrost.J.Am.Chem.Soc.,2003,125:12998～13001)，國(guó)內(nèi)中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所(青能所)的咸漠也以木糖作為起始原料，采用生物法合成出了BT。(咸漠，曹玉錦，火炸藥學(xué)報(bào)，2015,38(2):1-6))。按照GJB-5853-2006標(biāo)準(zhǔn)(1,2,4-丁三醇規(guī)范)規(guī)定了BT的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(簡(jiǎn)稱BT純度)需大于等于91％。但目前國(guó)內(nèi)外尚未有文獻(xiàn)報(bào)道將生物法合成BT應(yīng)用于高能推進(jìn)劑中。

生物法合成BT反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好，且價(jià)格低廉，因此本發(fā)明人首次將生物法合成BT應(yīng)用于高能推進(jìn)劑中。但實(shí)際試驗(yàn)中將生物法合成的BT(純度為92％左右)硝化后得到的BTTN直接用于高能推進(jìn)劑中，發(fā)現(xiàn)推進(jìn)劑的力學(xué)性能為0.68MPa/200.5％/220.3％/0.64MPa(σ_m/ε_m/ε_b/E)，相比化學(xué)法得到的BTTN推進(jìn)劑(目前購(gòu)買化學(xué)法BT的純度一般高于96％)拉伸最大強(qiáng)度和拉伸初始模量降低25％以上。分析認(rèn)為由于合成方式不同，兩種BT的雜質(zhì)種類及含量不同(圖1和圖2分別列出了BT純度相當(dāng)?shù)那樾蜗律锓˙T與化學(xué)法BT的液相色譜圖)。BT純度越高，推進(jìn)劑的力學(xué)性能將越接近于化學(xué)法BTTN推進(jìn)劑，但BT純度越高，其工藝復(fù)雜性及有效產(chǎn)率將大幅降低，成本將有所提高。因此，如何將不同純度的生物法BT均能應(yīng)用于高能固體推進(jìn)劑且保證固體推進(jìn)劑的力學(xué)性能，是目前生物法BT應(yīng)用的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種含生物法BTTN的高力學(xué)性能固體推進(jìn)劑及其制備工藝，將純度相對(duì)較低的生物法BT(BT純度91％-96％)硝化生成BTTN后，再添加功能助劑多羥基乙二胺(簡(jiǎn)稱CA)用于推進(jìn)劑的制備，使生物法BTTN推進(jìn)劑的力學(xué)性能與化學(xué)法相當(dāng)。當(dāng)生物法BT純度高于96％后，將可以硝化后直接應(yīng)用于高能推進(jìn)劑中，不需要添加或者少量添加功能助劑。本發(fā)明中功能助劑多羥基乙二胺的添加有效解決了使不同純度生物法BT均能在高能推進(jìn)劑中應(yīng)用的技術(shù)難題，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明提供了的技術(shù)方案如下：

第一方面，一種含生物法BTTN的高力學(xué)性能固體推進(jìn)劑，所述固體推進(jìn)劑中增塑劑為生物法1,2,4-丁三醇硝化制得的生物法1,2,4-丁三醇三硝酸酯，功能助劑包括多羥基乙二胺，其中，用于制備增塑劑的生物法1,2,4-丁三醇的純度不低于91wt％。

其中，多羥基乙二胺的結(jié)構(gòu)式如下：