[發明專利]復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法

在審

• 申請號: 202110742758.2
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113380347A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 楊茂發;張現仁;劉志平
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G01N25/00
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 張國棟

1.一種復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法包括：

步驟一，通過分析復合固體推進劑中所含有物質的化學式結構，拆分基團，利用基團特有的性質，分析判斷合成過程中發生的反應以及所能生成的產物結構，并與具體實驗結果相對照；

步驟二，對于體系中的每種物質進行基團劃分，并通過每種物質所含基團的貢獻值求和的方式，求得所述每種物質中特定物質的基礎熱力學數據；

步驟三，對于體系中某些物質特有的基團，若在基團庫中并未出現，則采用軟件利用量子化學方法對含有該基團物質的其他反應進行計算，得出該反應的熱力學性質后對所述含有該基團物質分析，補全特有基團的相關貢獻值；

步驟四，通過分析計算，得到體系中各物質的熱力學基礎數據后，利用熱力學基本公式求得相關反應在不同溫度下的熱力學性質；

步驟五，對于體系中所存在的大分子聚合物反應，聚焦于其中的基團間反應，通過在同一體系中具有相同基團反應的化學反應熱力學數據間接表示此大分子聚合物反應。

2.如權利要求1所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，還包括：

在步驟一中通過基團劃分，利用基團之間特有的性質，找出在疊氮聚醚復合固體推進劑體系中所有可能發生的化學反應；

在步驟二中利用已有的基團貢獻值計算出針對疊氮聚醚復合固體推進劑體系中得到的物質的熱力學數據。

3.如權利要求1所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，還包括：

在步驟三中利用量子化學方法通過Gaussian軟件進行計算熱力學性質時，選取含有某特有基團、相對分子質量較小的化學反應進行計算。

4.如權利要求1所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，還包括：

在步驟四中找到在疊氮聚醚復合固體推進劑體系中具有與大分子聚合物相同基團反應的多個化學反應，用于預測此大分子聚合物化學反應的熱力學性質。

5.如權利要求1所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，還包括：

(1)從物質的分子結構出發采用Benson、Joback、C-G基團貢獻法以及三基團貢獻法估算該體系中所涉及物質的完整熱力學基礎數據，獲得在實驗狀態下反應的Gibbs自由能變和平衡常數；

(2)通過Joback法和三基團貢獻法估算體系中物質的沸點以及臨界溫度，通過比較誤差大小，選擇三基團貢獻法作為沸點和臨界溫度的估算方法；

(3)通過Benson法和C-G基團貢獻法估算體系中物質的生成焓、生成熵以及熱容等數據，通過分析比較選擇Benson法為估算方法，使用Joback法估算體系中物質的沸點下蒸發焓數據。

6.如權利要求1所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法，其特征在于，所述復合固體推進劑體系相關化學反應熱力學性質的分析方法中，包括粘合劑PBT與固化劑TDI的反應；

使用的粘合劑為3,3-二疊氮甲基環氧丁烷(BAMO)與四氫呋喃(THF)進行共聚，生成共聚醚PBT，所述共聚醚PBT的分子式為：

固化劑是由甲苯-2,4-二異氰酸酯和甲苯-2,6-二異氰酸酯混合組成的二官能度物質，選取甲苯-2,4-二異氰酸酯做計算；

3,3-二疊氮甲基環氧丁烷與四氫呋喃共聚醚PBT與甲苯-2,4-二異氰酸酯反應的方程式如下所示：