本發(fā)明涉及一種特種燃料產(chǎn)品及其制備，尤其是涉及一種與過氧化氫發(fā)生自燃的航空航天發(fā)動機(jī)燃料產(chǎn)品及其制備。
背景技術(shù)：
液體火箭發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火過程是火箭設(shè)計(jì)最為重要的問題之一。諸如液氧和煤油這樣的燃料為了燃燒需要外部的點(diǎn)火源，這往往要求有一單獨(dú)的點(diǎn)火系統(tǒng)，如小的固體裝藥、點(diǎn)火火炬，或像三乙基鋁、三乙基硼那樣的化學(xué)點(diǎn)火系統(tǒng)。但是，固體裝藥只能使用一次，因此在單個裝藥上不可能進(jìn)行發(fā)動機(jī)再次點(diǎn)火，而火炬和化學(xué)點(diǎn)火系統(tǒng)增加了發(fā)動機(jī)的重量和復(fù)雜性，而且化學(xué)自燃流體的處理是有很大危險性的。
燃料的自燃特性是存在氧化劑的情況下而不需要外部點(diǎn)火源，燃料能自發(fā)著火的能力。在雙組元推進(jìn)劑燃料發(fā)動機(jī)中，自燃的特性是相當(dāng)有利的，可以大大簡化發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)，從而提高可靠性，并且易于實(shí)現(xiàn)多次起動。此外大多數(shù)自燃燃料在常溫下以液態(tài)存在，這樣燃料可長期貯存而無低溫推進(jìn)劑的蒸發(fā)問題。
因此，地球可貯存自燃推進(jìn)劑得到廣泛使用，如美國的大力神運(yùn)載火箭、中國的長征運(yùn)載火箭、歐洲的阿里安iv運(yùn)載火箭以及俄羅斯的質(zhì)子號運(yùn)載火箭等，而且航天飛機(jī)和大多數(shù)衛(wèi)星都將自燃推進(jìn)劑用于軌道機(jī)動和位置保持。常用的自燃推進(jìn)劑采用肼、偏二甲肼或一甲基肼作燃料，以及采用n2o4或硝酸作氧化劑。
盡管這些推進(jìn)劑具有良好的性能(isp約300s)和長期使用的經(jīng)歷，但它們?nèi)幸粐?yán)重缺點(diǎn)，就是通過皮膚接觸和吸入有很高的毒性。這些化合物的制造、運(yùn)輸和處理是一復(fù)雜和極昂貴的工藝過程。因此最希望研制出有幾乎與傳統(tǒng)自燃燃料同樣性能但無毒性的自燃推進(jìn)劑。
在這種背景下，過氧化氫以及配套過氧化氫的自燃燃料得到重視。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種特種燃料產(chǎn)品及其制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種特種燃料產(chǎn)品，包括以下重量百分比的組分：乙醇95-99％，四甲基氫氧化銨0.1～3％，金屬化合物0.1-3％，微量添加劑0.1％。
優(yōu)選的，所述的金屬化合物為可與過氧化氫劇烈反應(yīng)并溶于乙醇的錳、銅、銀化合物中的至少一種。
優(yōu)選的，所述的微量添加劑包括緩蝕劑、抗靜電劑、抗水分劑等。緩蝕劑等可采用本領(lǐng)域常用助劑。
特種燃料產(chǎn)品的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別取金屬化合物和四甲基氫氧化銨溶于乙醇中，配成金屬化合物溶液和四甲基氫氧化銨溶液；
(2)將金屬化合物溶液和四甲基氫氧化銨溶液混合，加入微量添加劑，攪拌均勻，即得到所述特種燃料產(chǎn)品。
優(yōu)選的，攪拌的工藝條件為：攪拌轉(zhuǎn)速為60-8000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為10-200分鐘。
本發(fā)明中四甲基氫氧化銨和金屬化合物分別起到催化分解過氧化氫，自然點(diǎn)火的作用，而里面的乙醇則可以作為燃料能源，提供燃燒能量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特種燃料產(chǎn)品具有低的冰點(diǎn)、點(diǎn)火延遲期短、可與過氧化氫重復(fù)自燃點(diǎn)火、腐蝕性小、常溫可儲存、可長期儲存、無毒或低毒、生產(chǎn)過程無廢液生成等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
下述各實(shí)施例中所選用的金屬化合物為可與過氧化氫劇烈反應(yīng)并溶于乙醇的錳、銅、銀等的有機(jī)化合物，可以是其中的一種，也可以是其中多種的混合。
實(shí)施例1
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)0.1％金屬化合物溶于60％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)3％四甲基氫氧化銨溶于36.8％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-101℃、點(diǎn)火延遲期29ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例2
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)3％金屬化合物溶于50％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)0.1％四甲基氫氧化銨溶于46.8％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-104℃、點(diǎn)火延遲期16ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例3
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)1.5％金屬化合物溶于20％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)1.5％四甲基氫氧化銨溶于76.9％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-105℃、點(diǎn)火延遲期20ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例4
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)2％金屬化合物溶于40％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)0.5％四甲基氫氧化銨溶于57.4％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-105℃、點(diǎn)火延遲期20ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例5
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)3％金屬化合物溶于50％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)1.9％四甲基氫氧化銨溶于45％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-101℃、點(diǎn)火延遲期16ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例6
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)2％金屬化合物溶于20％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)0.1％四甲基氫氧化銨溶于77.8％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-103℃、點(diǎn)火延遲期18ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例7
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)0.5％金屬化合物溶于70％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)1.5％四甲基氫氧化銨溶于27.9％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-105℃、點(diǎn)火延遲期25ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例8
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)2.5％金屬化合物溶于50％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)0.5％四甲基氫氧化銨溶于46.9％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-105℃、點(diǎn)火延遲期21ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例9
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)1.5％金屬化合物溶于40％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)3％四甲基氫氧化銨溶于55.4％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-101℃、點(diǎn)火延遲期24ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
實(shí)施例10
一種特種燃料產(chǎn)品，通過以下步驟制備而成：
(1)0.5％金屬化合物溶于50％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(2)0.4％四甲基氫氧化銨溶于49％乙醇，攪拌均勻，充分混合；
(3)將步驟(1)和步驟(2)得到的溶液混合，攪拌均勻，充分混合；
(4)最后加入0.1％緩蝕劑等其他微量添加劑，攪拌均勻，充分混合。
所得燃料產(chǎn)品符合以下指標(biāo)：冰點(diǎn)-107℃、點(diǎn)火延遲期25ms、無限次重復(fù)自燃點(diǎn)火、粘度低流動性好、-100～80℃環(huán)境溫度可使用。
對實(shí)施例1～10進(jìn)行的試驗(yàn)檢測得知：該特種燃料產(chǎn)品具有低冰點(diǎn)、點(diǎn)火延遲期短、可重復(fù)自燃點(diǎn)火，同時具有腐蝕性小、粘度低流動性好、常溫可儲存、可長期儲存、屬于低毒產(chǎn)品、生產(chǎn)過程無廢液生成等優(yōu)點(diǎn)，適用于使用過氧化氫為氧化劑的航空航天發(fā)動機(jī)。
上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。