[发明专利]含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂及其制备方法，用于解决现有方法制备的铝粉复合推进剂燃烧效率低的技术问题。技术方案是含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂由碘酸盐包覆改性铝粉、氧化剂、粘结剂、增塑剂和固化剂均匀混合并固化交联而成。制备方法是，连接剂BL在含氧环境下发自聚合反应包覆微米铝粉，经过滤、清洗、干燥后重新将包覆的铝粉分散到蒸馏水中。在搅拌条件下将硝酸盐溶液和碘酸溶液逐滴加入到包覆铝粉的分散液中，在其表面原位生长碘酸盐，得到碘酸盐包覆的微米铝粉，将碘酸盐包覆的微米铝粉与粘结剂等混合固化，得到含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂。由于碘酸盐的催化作用，提高了燃烧效率。

技术领域

本发明涉及一种含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂，还涉及这种含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂的制备方法。

背景技术

铝粉由于其较高的氧化焓值常被用作复合推进剂中的金属燃料。然而铝粉在主要的应用过程中面对一些难题。纳米铝粉由于粒度较小，比表面积较大的特点在提高推进剂燃速和燃烧效率上具有很大的优势，但是纳米铝粉极易氧化且粘度较大导致的工艺问题是限制其在推进剂中应用的两大原因(纳米金属粉的制备、改性及其在推进剂中的应用[J].化学推进剂与高分子材料,2017,15(04):7-14.)。而微米铝粉造价便宜，较纳米铝粉有更高的活性铝含量使其还一直被应用服役在现今推进剂配方中。

微米铝粉也有一个较大的缺点，就是燃烧效率较低，这也是目前国内外相关研究人员所要解决的一个重大问题。(固体推进剂燃烧过程铝团聚研究进展[J].宇航学报,2016,37(4):371-380.)近年来，有研究人员通过采用碳氟高聚物包覆铝粉，用在固体复合推进剂配方中，因碳氟高聚物能先与微米铝粉的氧化膜反应，减小了铝粉在燃烧过程中的团聚，虽然这种方法减小了铝粉的团聚，但是燃烧产物的团聚尺寸还是高于初始铝粉的尺寸(铝/有机氟化物复合物对含铝HTPB推进剂燃烧性能的影响[J].火炸药学报,2016,39(06):74-79.)。碘酸盐能与铝粉发生剧烈反应放出大量热和气体，利用碘酸盐包覆微米铝粉替换复合推进剂中的常规微米铝粉有望达到其燃烧产物的尺寸低于初始铝粉的尺寸，极大的增加铝粉在复合推进剂中的燃烧效率(Controlled reactivity of metastable n-Al@Bi(IO₃)₃by employment of tea polyphenols as an interfacial layer[J].Chemical Engineering Journal,2020,381:122747.)。

发明内容

为了克服现有方法制备的铝粉复合推进剂燃烧效率低的不足，本发明提供一种含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂及其制备方法。含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂由碘酸盐包覆改性铝粉、氧化剂、粘结剂、增塑剂和固化剂均匀混合并固化交联而成。制备方法是，在弱碱性环境中，连接剂BL在含氧环境下发自聚合反应包覆微米铝粉，经过滤、清洗、干燥后重新将包覆的铝粉分散到蒸馏水中。在搅拌条件下将硝酸盐溶液和碘酸溶液逐滴加入到包覆铝粉的分散液中，在其表面原位生长碘酸盐，得到碘酸盐包覆的微米铝粉Al@BL@M(IO₃)_x，将得到的Al@BLM(IO₃)_x、粘结剂、增塑剂、氧化剂和固化剂进行混合得到流动性能较好的推进剂药浆，将推进剂药浆真空浇注到模具或发动机壳体内，然后在一定温度下发生交联反应进行固化。由于碘酸盐中含有金属阳离子，对推进剂有燃烧催化作用，使得含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂具有高燃速特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂，其特点是以连接剂包覆铝粉后，在其表面原位生成碘酸盐，按下列重量份比组分混合制备成推进剂药浆并交联固化而成：

一种上述含碘酸盐包覆铝粉的四组元复合推进剂的制备方法，其特点是包括以下步骤：