摘要: 多级固体导弹的巡航发动机需要低燃速、高比冲推进剂。目前，常用的草酸铵（AO）和碳酸盐等惰性降速剂存在用量大、不含能等不足，即在降低推进剂燃速的同时，也显著降低了推进剂的能量性能。季铵盐虽仍为惰性降速剂，但用量较低，能减小推进剂能量降... 展开 多级固体导弹的巡航发动机需要低燃速、高比冲推进剂。目前，常用的草酸铵（AO）和碳酸盐等惰性降速剂存在用量大、不含能等不足，即在降低推进剂燃速的同时，也显著降低了推进剂的能量性能。季铵盐虽仍为惰性降速剂，但用量较低，能减小推进剂能量降低的幅度。将含能基团与季铵盐结合，形成新型含能季铵盐，可在降低AP/Al/HTPB推进剂燃速的同时，进一步减小对推进剂能量性能的降低幅度。 本文设计了新型含能季铵盐降速剂，分析了含能季铵盐结构与性能的关系。系统考察了含能季铵盐降速剂对AP/Al/HTPB推进剂爆热、燃速和燃速压强指数的影响规律，筛选出了最佳的含能季铵盐降速剂。探索了AP/Al/HTPB推进剂中含能季铵盐的高效降速机理。 设计的系列含能季铵盐降速剂分子结构特征为：引入四唑环作为含能基团，与四唑环正氮原子和季铵盐正氮原子相连的烷基为取代基，阴离子选择Cl或Br两种卤素。采用分子计算和pH值测定等方法，分析了含能季铵盐结构与性能的关系。 实测结果表明，含能季铵盐降速剂均降低了AP/Al/HTPB推进剂的爆热，其中EQAS2-4/10-1对推进剂爆热的降幅最小；第Ⅰ组（5个烷基均相同）的含能季铵盐中EQAS4-5、第Ⅱ组（4个短链烷基、1个长链烷基）中EQAS2-4/10-1和EQAS2-4/12-1均使AP/Al/HTPB推进剂燃速降幅大于20%，具有很好的降速效果；筛选出高效含能季铵盐降速剂为EQAS2-4/10-1：当其添加量为0.5%wt时，AP/Al/HTPB推进剂的爆热降幅最小、推进剂的燃速和燃速压强指数降幅最大。 红外和SEM-EDS分析发现含能季铵盐可与AP颗粒表面形成氢键，发生极性吸附，这是含能季铵盐高效降速的主要原因。第Ⅰ组含能季铵盐中，烷基碳原子数越少，碱性越强，越有利于与AP形成氢键；第Ⅱ组含能季铵盐中，长链烷基碳原子数多的含能季铵盐与AP形成氢键的能力相对较强。 DSC-TG联用研究发现，含能季铵盐的热分解过程均出现了明显的放热峰，表现出其含能的特性；含能季铵盐对AP/含能季铵盐体系中AP低温分解特性和AP高温分解的影响是含能季铵盐降低AP/Al/HTPB推进剂燃速的主要原因。 收起