【摘要】：自燃推進劑作為一類化學(xué)點火的推進劑,是火箭及太空飛行器的主要動力,已成為航天領(lǐng)域重要的研究方向。目前常用推進劑是肼類及其衍生物,其易揮發(fā)、劇毒等缺陷限制了進一步應(yīng)用。自燃離子液體具有低蒸汽壓、低毒、高穩(wěn)定性的特點,成為極具潛力的新型推進劑燃料。本文針對提高自燃離子液體的比沖,提出引入含氮基團的思路,制備兩類新型自燃離子液體。設(shè)計合成了氨基硼籠類自燃離子液體,對化合物結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)表征,并將其性質(zhì)與硼氫籠型類離子液體進行比較。研究發(fā)現(xiàn):具有烷烴取代基(-CH_3、-CH_2CH_3、-CH_2CH_2CH_3)的離子液體顯示出高達278.2 ~oC的良好熱穩(wěn)定性;具有不飽和取代基(-CH_2CH=CH_2、-CH_2C≡CH、-CH_2C≡N)的離子液體密度分別為1.17、1.19、1.15 g·cm~(-3);[B_(12)H_(11)NH_3]ˉ基離子液體具有較高的HOF(-40.1~1073.0J·g~(-1))和I_(sp)(274.9-276.8 s)以及較低的T_m(133.9~227.2 ~oC)。其中,炔丙基(-CH_2C≡CH)支鏈離子液體具有優(yōu)異性質(zhì)(T_m為198.3 ~oC,HOF為1073.0 J·g~(-1),I_(sp)為276.8 s)。設(shè)計合成了三(三唑)硼烷陰離子類自燃離子液體,對化合物結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)分析,并將其性質(zhì)與雙(三唑)硼烷陰離子類離子液體進行比較。研究發(fā)現(xiàn):該類離子液體常溫下為液態(tài),具有飽和支鏈的分解溫度在239 ~oC以上,具有不飽和支鏈的離子液體分解溫度也均在220 ~oC以上,具有較好的熱穩(wěn)定性;離子液體具有較高的HOF(152.4~461.1 kJ·mol~(-1))、ρ(1.13~1.22 g·cm~(-3))和ρI_(sp)(358.2~362.5s·g·cm~(-3))。綜上所述,本文在提高比沖的思路下,獲得了氨基硼籠類、三(三唑)硼烷陰離子類自燃離子液體,確認了所得離子液體的結(jié)構(gòu),測試(或計算)了熔點/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱穩(wěn)定性、自燃性及比沖等性質(zhì),兩類離子液體具有良好的綜合性能,具有作為添加劑和/或雙組分推進劑燃料的潛在應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V511
【圖文】：

圖 1.2 自燃離子液體 3 點火照片F(xiàn)ig. 1.2 Ignition photos of HIL 3[N(NO2)2]ˉ（DNA）類離子液體擁有極高的氧平衡和爆轟特性，在炸藥研究領(lǐng)其常見[27]。但 DNA 類離子液體不能和氧化劑（WFNA，N2O4）產(chǎn)生任何變化。N)(NO2)ˉ（NCA）陰離子具有與 DCA 和 DNA 極其相似的結(jié)構(gòu)，擁有二者在方面的優(yōu)勢[17]。通過離子交換設(shè)計合成出如圖 1.3 所示一系列新型的 NCA 類液體，并測試了該化合物的物化性質(zhì)和點火性能[28]。

圖 1.2 自燃離子液體 3 點火照片F(xiàn)ig. 1.2 Ignition photos of HIL 3O2)2]ˉ（DNA）類離子液體擁有極高的氧平衡和爆轟特性，在見[27]。但 DNA 類離子液體不能和氧化劑（WFNA，N2O4）產(chǎn)生2)ˉ（NCA）陰離子具有與 DCA 和 DNA 極其相似的結(jié)構(gòu)，的優(yōu)勢[17]。通過離子交換設(shè)計合成出如圖 1.3 所示一系列新型，并測試了該化合物的物化性質(zhì)和點火性能[28]。

圖 1.4 自燃離子液體 10 與 WFNA 點火照片F(xiàn)ig. 1.4 Ignition photos of HIL 10 with WFNA焓與 HIL 燃燒釋放的能量緊密相關(guān)。分子骨架的 N-N 鍵直接影設(shè)計含更多 N-N 鍵的 HIL 是提高離子液體生成焓的研究方向[2ˉ）因其非常高的能量（280 kJ·mol-1），是研究高能離子液體的Schneider 等報道了咪唑基疊氮化物（[N3]ˉ）（如圖 1.5）[11]，煙硝酸（IRWFNA）和 N2O4的自燃情況。點火測試發(fā)現(xiàn)所有能產(chǎn)生紅色煙霧，不能發(fā)生自燃反應(yīng)。再次證明陰離子直接關(guān)

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本文編號：2779273