本發(fā)明涉及一種改善低燃溫聚醚燃氣發(fā)生劑點火及燃燒穩(wěn)定性的組合添加劑，屬于固體推進劑技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

燃氣發(fā)生器使用的推進劑稱為氣體發(fā)生劑，它是一類特殊的推進劑。由于燃氣發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、作用迅速等特點，廣泛用于航空航天和導彈系統(tǒng)的輔助動力裝置中，諸如動能攔截器、推力矢量控制伺服系統(tǒng)等。

在燃氣發(fā)生劑的應用中，其燃燒氣體大多經(jīng)過喉徑細小的噴嘴、鋁制或者鋼制管道，吹動渦輪帶動電機伺服機構(gòu)。如果燃氣的燃燒氣體溫度過高，會損害流經(jīng)裝置的安全性能，甚至直接造成意外事故。特別是利用燃氣發(fā)生器作氣源裝置時，對其燃氣的溫度有更嚴格的限制。因此，燃氣發(fā)生劑作為輔助動力源，除了要求燃氣發(fā)生劑具有較高的能量外，還要求其具有較低的燃燒溫度，一般小于1800k。

對燃氣發(fā)生劑而言，為滿足低燃溫使用要求，配方中通常不添加金屬鋁粉，部分配方甚至輔助使用降溫劑，因此在發(fā)生劑的研制過程中往往存在點火難、熄火問題、即使點火成功，燃燒過程中也往往存在燃燒信號弱、燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象。較低的燃燒溫度與穩(wěn)定燃燒之間的矛盾在發(fā)生劑配方中較為常見，如雙基類、烯烴類和聚醚類配方均存在上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種改善低燃溫聚醚燃氣發(fā)生劑點火及燃燒穩(wěn)定性的添加劑組合物，能夠有效解決低燃溫聚醚推進劑點火差、熄火和燃燒不穩(wěn)定的問題，同時對推進劑的能量和燃溫影響較小。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于聚醚燃氣發(fā)生劑的添加劑組合物，包括質(zhì)量百分比含量為30％～70％的氧化鈷co3o4和質(zhì)量百分比含量為30％～70％氟化鈣caf2。

在一可選實施例中，所述氧化鈷為球形結(jié)構(gòu)，粒度為1.0μm～7.5μm。

在一可選實施例中，所述氟化鈣為立方晶型，粒度為1.0μm～8μm。

一種聚醚燃氣發(fā)生劑，包含上述添加劑組合物，所述添加劑組合物占所述聚醚燃氣發(fā)生劑總質(zhì)量的0.5％～1.2％。

在一可選實施例中，還包含如下質(zhì)量百分比含量的組份：20％～40％聚醚粘合劑體系、30％～60％高氯酸銨ap、10％～48％硝銨炸藥、0.5％～1.5％固化劑、0.5％～1.5％功能助劑；其中所述聚醚粘合劑體系由聚醚粘合劑和增塑劑組成。

在一可選實施例中，所述聚醚粘合劑為環(huán)氧乙烷－四氫呋喃共聚醚pet、或聚乙二醇peg、或聚疊氮縮水甘油醚gap中的一種或一種以上的組合。

在一可選實施例中，所述增塑劑為硝化甘油ng、二縮三乙二醇二硝酸酯tegdn、三羥甲基乙烷三硝酸酯tmetn或1,2,4-丁三醇三硝酸酯bttn中的一種或組合。

在一可選實施例中，所述高氯酸銨ap的粒度為3μm～400μm；所述硝銨炸藥為黑索今rdx或奧克托今hmx。

在一可選實施例中，所述固化劑為甲苯二異氰酸酯tdi、異佛爾酮二異氰酸酯ipdi、多官能度異氰酸酯n-100中的一種或一種以上組合。

在一可選實施例中，所述功能助劑為固化催化劑、鍵合劑和安定劑。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的添加劑組合物，通過組合使用氧化鈷和氟化鈣，產(chǎn)生良好的協(xié)同催化燃燒作用，有效解決了聚醚燃氣發(fā)生劑點火增壓階段熄火、燃燒過程不穩(wěn)定等問題，可使聚醚燃氣發(fā)生劑的燃燒曲線平穩(wěn)；

(2)本發(fā)明通過控制添加劑組合中的氧化鈷和氟化鈣的含量、粒度和結(jié)構(gòu)形貌，不僅能夠顯著改善聚醚燃氣發(fā)生劑的點火燃燒性能，而且對聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫和工藝性能無不良影響；常用的燃氣發(fā)生劑添加劑(內(nèi)彈道性能調(diào)節(jié)劑)在催化燃燒的同時，也會催化羥基和異氰酸酯基之間的固化反應，進而惡化聚醚燃氣發(fā)生劑的工藝性能，同時還會對聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫產(chǎn)生較大影響，本發(fā)明提供的添加劑形貌不但利于其在聚醚燃氣發(fā)生劑體系中的分散，而且對體系中羥基和異氰酸酯基之間固化反應和聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫也無明顯影響；

(3)本發(fā)明提供的添加劑組合物各組分均為成熟的工業(yè)品，質(zhì)量和成本可控，且通過簡單的共混便可加入到聚醚燃氣發(fā)生劑中，操作工藝簡單有效；

(4)本發(fā)明提供的添加劑組合物與聚醚燃氣發(fā)生劑組份的相容性好、分散性好、催化效果好，可使聚醚型燃氣發(fā)生劑配方點火可靠、燃燒穩(wěn)定，使聚醚燃氣發(fā)生劑的內(nèi)彈道性能滿足發(fā)生器工作的技術(shù)需求，且該組合添加劑用量較少，對聚醚燃氣發(fā)生劑的能量性能、燃燒產(chǎn)物殘渣含量和煙霧信號影響??；

(5)本發(fā)明提供的添加劑組合物解決了聚醚型低燃溫燃氣發(fā)生劑點火性能差、燃燒不穩(wěn)定的問題，能夠滿足新一代固體姿軌控發(fā)動機對高能燃氣發(fā)生劑的使用需求；同時本發(fā)明組合添加劑還可適用于其它類型低燃溫聚醚燃氣發(fā)生劑，具有較廣的應用范圍和較強的實用價值。

附圖說明

圖1為對比例1提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖2為本發(fā)明實施例1提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖3為對比例2提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖4為本發(fā)明實施例2提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖5為對比例3提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖6為本發(fā)明實施例3提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖7為對比例4提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖8為本發(fā)明實施例4提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖9為實施例5提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖10為對比例6提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖；

圖11為本發(fā)明實施例6提供的燃氣發(fā)生劑的燃燒p-t曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述：

本發(fā)明實施例提供了一種用于聚醚燃氣發(fā)生劑的添加劑組合物，包括質(zhì)量百分比含量為30％～70％的co3o4和質(zhì)量百分比含量為30％～70％氟化鈣caf2；優(yōu)選氧化鈷質(zhì)量百分比含量為50％～70％，氟化鈣質(zhì)量百分比含量為30％～50％。

具體地，所述氧化鈷為球形結(jié)構(gòu)，粒度為1.0μm～7.5μm，優(yōu)選1.5μm；所述氟化鈣為立方晶型，粒度為1.0μm～8μm，優(yōu)選2.0μm。本發(fā)明實施例中，氧化鈷和氟化鈣的純度不小于99％。本發(fā)明實施例中，通過將氧化鈷和氟化鈣混合均勻得到添加劑組合物，所述添加劑組合物的粒度為1.0μm～20μm，所述添加劑組合物的水分含量不大于500ppm。

(1)本發(fā)明實施例提供的添加劑組合物，通過組合使用氧化鈷和氟化鈣，產(chǎn)生良好的協(xié)同催化燃燒作用，有效解決了聚醚燃氣發(fā)生劑點火增壓階段熄火、燃燒過程不穩(wěn)定等問題，可使聚醚燃氣發(fā)生劑的燃燒曲線平穩(wěn)；

(2)本發(fā)明實施例通過控制添加劑組合中的氧化鈷和氟化鈣的含量、粒度和結(jié)構(gòu)形貌，不僅能夠顯著改善聚醚燃氣發(fā)生劑的點火燃燒性能，而且對聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫和工藝性能無不良影響；常用的燃氣發(fā)生劑添加劑(內(nèi)彈道性能調(diào)節(jié)劑)在催化燃燒的同時，也會催化羥基和異氰酸酯基之間的固化反應，進而惡化聚醚燃氣發(fā)生劑的工藝性能，同時還會對聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫產(chǎn)生較大影響，本發(fā)明提供的添加劑形貌不但利于其在聚醚燃氣發(fā)生劑體系中的分散，而且對體系中羥基和異氰酸酯基之間固化反應和聚醚燃氣發(fā)生劑的燃溫也無明顯影響；

(3)本發(fā)明實施例提供的添加劑組合物各組分均為成熟的工業(yè)品，質(zhì)量和成本可控，且通過簡單的共混便可加入到聚醚燃氣發(fā)生劑中，操作工藝簡單有效；

(4)本發(fā)明實施例提供的添加劑組合物與聚醚燃氣發(fā)生劑組份的相容性好、分散性好、催化效果好，可使聚醚型燃氣發(fā)生劑配方點火可靠、燃燒穩(wěn)定，使聚醚燃氣發(fā)生劑的內(nèi)彈道性能滿足發(fā)生器工作的技術(shù)需求，且該組合添加劑用量較少，對聚醚燃氣發(fā)生劑的能量性能、燃燒產(chǎn)物殘渣含量和煙霧信號影響??；

(5)本發(fā)明實施例提供的添加劑組合物解決了聚醚型低燃溫燃氣發(fā)生劑點火性能差、燃燒不穩(wěn)定的問題，能夠滿足新一代固體姿軌控發(fā)動機對高能燃氣發(fā)生劑的使用需求；同時本發(fā)明組合添加劑還可適用于其它類型低燃溫聚醚燃氣發(fā)生劑，具有較廣的應用范圍和較強的實用價值。

本發(fā)明實施例還提供了一種聚醚燃氣發(fā)生劑，包含上述添加劑組合物，所述添加劑組合物占所述聚醚燃氣發(fā)生劑總質(zhì)量的0.5％～1.2％。

本發(fā)明實施例通過在聚醚型低燃溫燃氣發(fā)生劑中加入質(zhì)量百分比含量為0.5％～1.2％的添加劑組合物，能夠有效改善聚醚燃氣發(fā)生劑的點火燃燒性能；

具體地，本發(fā)明實施例提供的聚醚燃氣發(fā)生劑還包含如下質(zhì)量百分比含量的組份：20％～40％聚醚粘合劑體系、30％～60％高氯酸銨ap、10％～48％硝銨炸藥、0.5％～1.5％固化劑、0.5％～1.5％功能助劑；其中所述聚醚粘合劑體系由聚醚粘合劑和增塑劑組成，所述聚醚粘合劑為環(huán)氧乙烷－四氫呋喃共聚醚pet、或聚乙二醇peg、或聚疊氮縮水甘油醚gap中的一種或一種以上的組合，所述增塑劑為硝化甘油ng、二縮三乙二醇二硝酸酯tegdn、三羥甲基乙烷三硝酸酯tmetn或1,2,4-丁三醇三硝酸酯bttn中的一種或組合；本發(fā)明實施例提供的添加劑組合物通過與上述組份混合使用，使燃氣發(fā)生劑燃燒更充分，產(chǎn)物殘渣更低，具有更高的能量性能。

本發(fā)明實施例中，所述高氯酸銨ap的粒度為3μm～400μm；所述硝銨炸藥為黑索今rdx或奧克托今hmx；所述固化劑為甲苯二異氰酸酯tdi、異佛爾酮二異氰酸酯ipdi、多官能度異氰酸酯n-100中的一種或一種以上組合；所述功能助劑為固化催化劑、鍵合劑和安定劑，所述固化催化劑為三苯基鉍tpb或二月桂酸二丁基錫dbtdl，所述鍵合劑為三乙醇胺tea或四乙烯五胺tepan，所述安定劑為n-甲基-對硝基苯胺mna或2-二硝基二苯胺2-ndpa。

本發(fā)明實施例提供的聚醚燃氣發(fā)生劑因為使用上述實施例提供的添加劑組合物，具有點火性能好、燃燒穩(wěn)定等有益效果，能夠滿足新一代固體姿軌控發(fā)動機對高能燃氣發(fā)生劑的使用需求，具有較廣的應用范圍和較強的實用價值。

實施例1

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例1

與實施例1配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例1和對比例1提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例1：參見圖1，點火后熄火，燃燒溫度1569k，比沖2005.1n.s/kg；

實施例1：參見圖2，燃燒正常，燃燒速率r(6.86mpa)＝5.65mm/s，燃燒溫度1590k，比沖2005.2n.s/kg。

實施例2

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例2

與實施例2配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例2和對比例2提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例2：參見圖3，點火后信號弱，無法穩(wěn)定燃燒，燃燒溫度1745k，比沖2076.1n.s/kg；

實施例2：參見圖4，燃燒穩(wěn)定，r(6.86mpa)＝9.53mm/s，燃燒溫度1780k，比沖2079.7n.s/kg。

實施例3

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例3

與實施例3配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例3和對比例3提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例3：參見圖5，點火后雙平臺燃燒，燃燒溫度1700k，比沖2042.7n.s/kg；

實施例3：參見圖6，燃燒穩(wěn)定，r(6.86mpa)＝7.98mm/s，燃燒溫度1729k，比沖2044.3n.s/kg。

實施例4

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例4

與實施例4配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例4和對比例4提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例4：參見圖7，點火后斷續(xù)燃燒后熄火，燃燒溫度1718k，比沖2056.6n.s/kg；

實施例4：參見圖8，燃燒曲線平穩(wěn)，r(6.86mpa)＝7.1mm/s，燃燒溫度1753k，比沖2057.1n.s/kg。

實施例5

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例5

與實施例5配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例5和對比例5提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例5：無法點火，采集不到壓力信號，燃燒溫度1420k，比沖1995.8n.s/kg；

實施例5：參見圖9，正常燃燒，r(6.86mpa)＝4.5mm/s，燃燒溫度1434k，比沖1996.5n.s/kg。

實施例6

聚醚燃氣發(fā)生劑配方：

其中上述功能助劑包括:

對比例6

與實施例6配方相同，唯一不同的是沒有添加co3o4及caf2組份。

對實施例6和對比例6提供的聚醚燃氣發(fā)生劑進行性能測試，測試結(jié)果如下：

對比例6：參見圖10，點火后壓力下降至熄火，燃燒溫度1647k，比沖2027.8n.s/kg；

實施例6：參見圖11，燃燒曲線平穩(wěn)，r(6.86mpa)＝7.1mm/s，燃燒溫度1675k，理論比沖2028.8n.s/kg。

本發(fā)明各實施例中通過標準發(fā)動機試車記錄p-t曲線。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術(shù)人員公知常識。