专利名称：一种石蜡预处理方法
技术领域：
本发明涉及一种石蜡的预处理方法。
背景技术：
固液混合发动机具有可调、安全、价廉、兼有固体火箭的高推重比和液体火箭的高比冲等优点。目前，固液混合发动机发展主要难点有两个方面其一是燃烧效率不高；其二是燃料的退移速率低。燃烧效率可以通过增加后燃烧室等措施来提高到可接受的水平。传统固体燃料的低退移速度一直是困扰工程界的难题。因此，提高燃速成为混合发动机研制的关键。近年来，国外兴起用石蜡部分替代HTPB的含石蜡燃料，其密度和HTPB燃料相当， 燃烧退移速率是HTPB燃料的3 4倍，是一种理想固液混合发动机燃料。但是石蜡的力学性能较差，延展性低，透明度大，且和HTPB相容性较差，因此要对石蜡进行预处理，改变其物理和化学性质，以满足燃料的性能要求。目前，国内尚无有关含石蜡燃料的制取过程及工艺技术的研究；国外对于含石蜡燃料的研究开始于2000年左右，燃料制取过程中的各种具体处理方法还都处于保密阶段， 如斯坦福大学成功配制出了 SP-Ia石蜡基推进剂，并实验得出了 SP-Ia的高退移速率。国内有关石蜡预处理的工艺主要是关注改善石蜡的延展性、柔韧性及其乳化性能等方面，并没有解决石蜡与HTPB相容性的处理技术。例如2001年，武汉工业学院生物与化学工程系的李云雁对固体石蜡改性进行了研究，石蜡经过适当的化学改性之后，制得了两类改性石蜡产品，它们有较好的延展性和柔韧性，乳化性能也大为提高，可作为某些价格较高的天然动植物蜡的代用品；2003年，沈阳化工学院耿秀娟等人进行了石蜡熔融接枝苯乙烯的研究，考察石蜡与苯乙烯的不同比例对接枝率和产物的熔点、凝固点的影响；2006年，广西大学化学化工学院张海明等人用正交设计法研究MAH (马来酸酐)接枝石蜡的最佳工艺条件，用以提高石蜡的乳化效果。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种石蜡预处理的方法，可以制备能与 HTPB更好相容的改性石蜡，由此改性石蜡制得的含石蜡燃料具有较高的燃烧退移速率，是一种理想固液混合发动机燃料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤(1)按照石蜡(带有-COOH的酸性石蜡)HTPB (端羟基聚丁二烯)的质量比为 1 1、1.5 1、2 1,2. 5 1或3 1的比例称取石蜡和HTPB ；按照石蜡与HTPB总质量的称取引发剂过氧化苯甲酰(BPO)；按照丙酮与过氧化苯甲酰(BPO)的质量比5 1称取丙酮；(2)将石蜡与HTPB混合后，开始按照5°C /min的速率升温；(3)当温度达到60°C时，开始搅拌石蜡与HTPB，并继续按照5°C /min的速率升温；
(4)当温度达到90°C时，加入用丙酮溶解过的过氧化苯甲酰(ΒΡ0)，并继续按照 5°C /min的速率升温；(5)升温至140°C后维持反应时间5 7小时，停止反应，获得产物。步骤(1)所述的石蜡和HTPB的质量比优选为2 1。步骤(5)所述的反应时间优选为6小时。本发明的有益效果是本发明解决了石蜡与HTPB不好相容的难题，制得了质地均勻的改性石蜡，是以后含石蜡燃料制取的基础。本发明是在引发剂BPO的作用下引发HTPB 使其适度聚合，并与部分石蜡分子形成物理交联，把石蜡分子包覆其中，形成一种半互穿网络，这种半互穿网络结构特有的强迫互容作用，能使两种差异很大或具有不同功能的物质形成稳定的结合体，使其在性能上具有协同作用，形成半互穿网络是本发明的一个重要环节；另一部份石蜡与HTPB上的-OH发生酯化反应。经过以上两个过程实现石蜡与HTPB的相容。下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式本发明所需的原料与设备包括酸性石蜡，HTPB，过氧化苯甲酰(BPO)，丙酮等。DT电子天平JJ-I型定时电动搅拌机；HH-S型数显恒温油浴锅；500ml三口瓶等。实例1，包括以下步骤(1)分别称取石蜡 100g, HTPB 50g, BPO 1. 5g，丙酮 7. 5g。(2)将石蜡与HTPB混合后，开始按照5°C /min的速率升温；(3)当温度达到60°C时，开始搅拌石蜡与HTPB，并继续按照5°C /min的速率升温；(4)当温度达到90°C时，加入用丙酮溶解过的过氧化苯甲酰(BPO)，并继续按照 5°C /min的速率升温；(5)升温至140°C后维持反应时间5小时，停止反应，获得产物。制得的改性石蜡为浅黄色固体，质地稍硬，粘度较大，没有出现分层现象。用这种改性石蜡按配比HTPB 石蜡MA合金AP C粉其他=8 60 10 8 10 4 制取的含石蜡燃料，在大气中测定的退移速率为2. 14mm/s ；按配比HTPB MA合金AP C 粉其他=63.8 10 8 10 8. 2制取的HTPB燃料，在大气中测定的退移速率为 0. 87mm/s。实例2，包括以下步骤(1)分别称取石蜡 100g, HTPB 100g, BPO 2. Og,丙酮 10. Ogo实验步骤O) (5)同实例1。制得的改性石蜡为深黄色胶体，质地很软，粘度很大，整块较软，没有出现分层现象。用这种改性石蜡按配比HTPB 石蜡MA合金AP C粉其他= 8 60 10 8 10 4制取的含石蜡燃料，在大气中测定的退移速率为1.83mm/S实例3，包括以下步骤(1)分别称取石蜡 150g, HTPB 50g, BPO 2. 0，丙酮 10. Ogo实验步骤O) (5)同实例1。
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制得的改性石蜡为白色固体，质地硬，粘度较小，稍有分层现象。用这种改性石蜡按配比HTPB 石蜡MA合金AP C粉其他=8 60 10 8 10 4制取的含石蜡燃料，在大气中测定的退移速率为1.90mm/s实例4，包括以下步骤(1)分别称取石蜡 100g, HTPB 50g, BPO 1. 5g，丙酮 7. 5g。实验步骤(2)- )同实例1，(5)升温至140°C后维持反应时间7小时，停止反应，获得产物。制得的改性石蜡为较稀的状态。用这种改性石蜡按配比HTPB 石蜡MA合金AP C粉其他=8 60 10 8 10 4制取的含石蜡燃料，在大气中测定的退移速率为1. 98mm/s。实例5，包括以下步骤(1)分别称取石蜡 100g, HTPB 50g, BPO 1. 5g，丙酮 7. 5g。实验步骤(2)- )同实例1，(5)升温至140°C后维持反应时间6小时，停止反应，获得产物。制得的改性石蜡为均勻、较粘稠的固态物质。用这种改性石蜡按配比HTPB 石蜡MA合金AP C粉其他=8 60 10 8 10 4制取的含石蜡燃料，在大气中测定的退移速率为2. 38mm/s。综合实例1-5，比较实例1、实例2、实例3得到，石蜡和HTPB的质量比可优选为 2 1 ；比较实例1、实例4、实例5得到，升温完成后，继续维持的反应时间可优选为6小时。
权利要求
1.一种石蜡预处理方法，其特征在于包括下述步骤(1)按照石蜡端羟基聚丁二烯HTPB的质量比为1 1、1.5 1、2 1,2.5 1或 3 1的比例称取石蜡和HTPB ；按照石蜡与HTPB总质量的1 %称取引发剂过氧化苯甲酰 BPO ；按照丙酮与过氧化苯甲酰BPO的质量比5 1称取丙酮；(2)将石蜡与HTPB混合后，开始按照5°C/min的速率升温；(3)当温度达到60°C时，开始搅拌石蜡与HTPB，并继续按照5°C/min的速率升温；(4)当温度达到90°C时，加入用丙酮溶解过的过氧化苯甲酰ΒΡ0，并继续按照5°C/min 的速率升温；(5)升温至140°C后维持反应时间5 7小时，停止反应，获得产物。
2.根据权利要求1所述的石蜡预处理方法，其特征在于所述的石蜡为带有-COOH的酸性石蜡。
3.根据权利要求1所述的石蜡预处理方法，其特征在于步骤(1)所述的石蜡和HTPB 的质量比优选为2 1。
4.根据权利要求1所述的石蜡预处理方法，其特征在于步骤(5)所述的反应时间优选为6小时。
全文摘要
本发明公开了一种石蜡预处理方法，按照石蜡HTPB的质量比为1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1或3∶1的比例称取石蜡和HTPB；按照石蜡与HTPB总质量的1％称取引发剂过氧化苯甲酰BPO；按照丙酮与过氧化苯甲酰BPO的质量比5∶1称取丙酮；将石蜡与HTPB混合后，开始按照5℃/min的速率升温；当温度达到60℃时，开始搅拌石蜡与HTPB，并继续按照5℃/min的速率升温；当温度达到90℃时，加入用丙酮溶解过的过氧化苯甲酰BPO，并继续按照5℃/min的速率升温；升温至140℃后维持反应时间5～7小时，停止反应，获得产物。本发明制得了质地均匀的改性石蜡，是含石蜡燃料制取的基础。
文档编号C10L1/02GK102212395SQ20111007287
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者刘迎吉, 吴素丽, 胡松启 申请人:西北工业大学