一种燃气发生剂及其制备方法与流程

本发明属于复合固体推进剂燃气发生剂领域，具体涉及一种燃气发生剂及其制备方法。

背景技术：

1、在各种潜艇性能中与生存能力相关的抗沉性尤为重要，其中应对潜艇舱室发生破损进水、舵卡等事故时需要通过气体吹除完成紧急上浮，为此需要一种高产气量燃气发生剂。

2、在单位质量相等下燃气发生剂燃烧产生小分子量气体越多，产气量越大。潜艇在携带同质量燃气发生剂条件下，高产气量燃气发生剂具有更强的性能优势，能大大提升潜艇的生存能力。通过调节燃气发生剂的氧平衡,可使燃气发生剂发生不完全燃烧，co、h2、ch4等小分子量产物增加，使得燃气平均分子量降低，单位质量燃气发生剂产气量增大。

3、根据中国专利cn 106278771 b报道，钙钛矿型含能化合物abx3具有优良的爆轰性能与良好的安全性能，同时其具有较低的氧平衡(理论计算结果如表1所示)。但现有文献与专利中仍未有关于分子钙钛矿含能材料在燃气发生剂领域应用的报道，也未提及高产气量燃气发生剂相关研究。

4、表1

5、

技术实现思路

1、本发明解决的问题是提供一种燃气发生剂及其制备方法，该方法在相同配比条件下，使用钙钛矿型含能化合物替代常用氧化剂高氯酸铵，以提高现有燃气发生剂产气量水平，以用于对产气量要求较高的特种燃气发生器。

2、本发明技术解决方案：一种燃气发生剂，包括下列质量百分比含量的组分(除特殊说明外，本发明中采用的比例为质量配比)：

3、粘合剂：15～30％；

4、增塑剂：1～8％；

5、氧化剂：60～80％；

6、固化剂：1～8％；

7、其中的氧化剂为：高氯酸盐基分子钙钛矿含能材料。

8、优选地，上述氧化剂为(c6h14n2)[nh4(clo4)3](dap-4)、(c4h12n2)[nh4(clo4)3](pap-4)中的一种或两种组合。

9、优选地，上述粘合剂包括端羟基聚丁二烯(htpb)、端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(pet)、叠氮缩水甘油醚(gap)、聚乙二醇(peg)、3,3-二叠氮甲基氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(pbt)中的一种或几种组合。

10、优选地，上述增塑剂为癸二酸二辛酯(dos)、乙酰柠檬酸三乙酯(atc)、硝化甘油(ng)、n-丁基-2-硝氧基乙基硝胺(bu-nena)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(bttn)、二缩三乙二醇二硝酸酯(tegdn)中的一种或几种组合。

11、优选地，上述固化剂为甲苯二异氰酸酯(tdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)或多官能度异氰酸酯(n-100)中的一种或几种组合。

12、本发明同时提供了上述燃气发生剂的制备方法，在湿度小于15gh2o/kg干空气环境下，精确称量个组分并按顺序加入到混合机中，控制转速60～100r/min，控制混合温度43～58℃，控制混合时间60～90min，控制出料前15min真空度≤0.3mpa，待体系完全混合均匀后出料；料浆进行真空浇注于产品模具或燃烧室内，置于50～70℃的烘房或烘箱中固化5～7天得到燃气发生剂产品。

13、本发明还提供了上述燃气发生剂的应用，其应用于潜艇的气体除水上浮中。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、(1)本发明所用的氧化剂为高氯酸根基分子钙钛矿含能材料，优选(c6h14n2)[nh4(clo4)3](dap-4)、(c4h12n2)[nh4(clo4)3](pap-4)中的一种或两种组合，其氧平衡较目前常用氧化剂的氧平衡含量更低，并且不含金属离子，燃烧后小分子量气体增多，明显提高燃气发生剂的产气量18％以上。

16、(2)本发明采用的氧化剂可在端羟基聚丁二烯(htpb)、端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(pet)、叠氮缩水甘油醚(gap)、聚乙二醇(peg)、3,3-二叠氮甲基氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(pbt)中一种或多种组合的粘合剂体系中使用，与目前常的用多种粘合剂体系具有优良的相容性。

17、(3)本发明提供了一种高产气量燃气发生剂的制备方法，所述方法制备工艺简单，有利于科研研究与放大生产。

18、本发明的该燃气发生剂适用于燃气发生器及其他快速产气发生器装置。

技术特征：

1.一种燃气发生剂，其特征在于，包括以质量百分比计的如下原材料组分：

2.如权利要求1所述的燃气发生剂，其特征在于，所述高氯酸盐基分子钙钛矿含能材料为(c6h14n2)[nh4(clo4)3]和/或(c4h12n2)[nh4(clo4)3]。

3.如权利要求1所述的燃气发生剂，其特征在于，所述粘合剂为端羟基聚丁二烯、端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚、叠氮缩水甘油醚、聚乙二醇、3,3-二叠氮甲基氧丁烷-四氢呋喃共聚醚中的一种或几种组合。

4.如权利要求1所述的燃气发生剂，其特征在于，所述增塑剂为癸二酸二辛酯、乙酰柠檬酸三乙酯、硝化甘油、n-丁基-2-硝氧基乙基硝胺、1,2,4-丁三醇三硝酸酯、二缩三乙二醇二硝酸酯中的一种或几种组合。

5.如权利要求1所述的燃气发生剂，其特征在于，所述固化剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多官能度异氰酸酯中的一种或几种组合。

6.一种如权利要求1-5中任一权利要求所述的燃气发生剂的制备方法，其特征在于，称量各组分并按顺序加入到混合机中进行混合，待体系完全混合均匀后出料；料浆进行真空浇注于产品模具或燃烧室内，固化后得到燃气发生剂产品。

7.如权利要求6所述的燃气发生剂的制备方法，其特征在于，在湿度小于15gh2o/kg干空气环境下，称量各组分并按顺序加入到混合机中。

8.如权利要求6所述的燃气发生剂的制备方法，其特征在于，在混合机中进行混合时，控制转速60～100r/min，控制混合温度43～58℃，控制混合时间60～90min，控制出料前15min真空度≤0.3mpa。

9.如权利要求6所述的燃气发生剂的制备方法，其特征在于，固化为置于50～70℃的烘房或烘箱中固化5～7天。

10.一种如权利要求1-5中任一权利要求所述的燃气发生剂的应用，其特征在于，其应用于潜艇的气体除水上浮中。

技术总结
本发明为一种燃气发生剂及其制备方法，包含粘合剂：15％～30％，增塑剂：1％～15％，氧化剂：60％～80％，固化剂：1％～8％。其中氧化剂为高氯酸盐基分子钙钛矿含能材料，优选地，为(C6H14N2)[NH4(ClO4)3](DAP‑4)、(C4H12N2)[NH4(ClO4)3](PAP‑4)中一种或两种组合。本发明制备的燃气发生剂配方中不含金属粉末，具有燃气分子量小、产气量高、燃烧产物洁净、固体残渣含量低的特点，且适用粘合剂体系广泛，拥有燃速、燃温、产气量等性能易于调节的特点，特别适用于对产气量要求较高的特种燃气发生器。

技术研发人员：安百强,占明明,王道林,王文博,吕亭川,李泽军,罗俊波,张弘毅,王宇辰,鲁国林
受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14