基本介紹
- 中文名：混胺燃料
- 外文名：Mixed amine fuel
- 分類：低溫推進劑、固體推進劑
- 定義：由脂肪胺或芳香胺組成的火箭燃料
- 作用：為火箭發動機提供能源和工質
簡介,分類,液體推進劑,固體推進劑,複合推進劑,發展歷史,液體火箭燃料混胺-02再生技術,卡爾費休容量滴定法測定混胺燃料中水含量,
簡介
混胺燃料，是由不同分數的脂肪胺或芳香胺組成的液體火箭燃料的統稱，為火箭發動機提供能源和工質（工作介質）的化學劑，它包含可燃物質和氧化劑。推進劑的選擇和使用與3個因素有關：能量特性、使用性能和經濟性。常用理論比沖表征推進劑的能量特性，要求單位重量推進劑具有高的能焓，反應（燃燒）產物為低分子量的氣體。推進劑應具備良好的使用性能，如無毒或低毒、高的物理和化學穩定性、能和常用的結構材料相容等。經濟性指原料來源廣、價格低。
分類
推進劑按物態分為液體推進劑、固體推進劑和固、液組合使用的混合推進劑。
液體推進劑
概述
液體推進劑能快速發生化學反應，提供大量熱能。它的化學反應主要包括氧化燃燒反應、分解放熱反應和複合反應。利用燃燒反應的液體推進劑含有氧化劑和燃料（燃燒劑）。 液體推進劑的特點是比沖高、使用可靠，得到了廣泛套用。但是液體推進劑的密度較低，貯存、運輸、加注等操作較複雜，在貯存和使用過程中存在液體或蒸氣泄漏的可能，需要採取一定的防護措施。
“質子-m”運載火箭使用液體推進劑
“質子-m”運載火箭使用液體推進劑以氟、氧元素為主組成的液體氧化劑具有強的氧化能力。含氟的液體氧化劑液氟(F2)、二氟化氧(OF2)、五氟化氯(ClF5)等與一般液體燃料組合的推進劑具有較高的比沖，但燃燒溫度高、毒性大，與一些金屬和非金屬材料不相容，不能廣泛使用。常用含氧的液體氧化劑有液氧(O2)、四氧化二氮(N2O4)、硝酸(HNO3)等。
氫以及它與鋰、鈹、硼、鋁、碳、氮元素組成的液態化合物可作為燃料，經常大量使用的是碳、氮元素與氫組成的液體燃料，如烴類、肼類和胺類化合物。
氧化劑流量與燃料流量之比稱為混合比。氧化劑和燃料的不同組合以及混合比的數值對比沖影響很大。燃燒室壓力也影響比沖。選擇液體推進劑時除要求高的能量特性外，還要求冰點低、沸點高、密度大、點火和燃燒性能良好。
分類
液體推進劑一般分為雙元和單元兩類。
（1）雙元液體推進劑：由分開存放的一種液體氧化劑和一種液體燃料組成，如液氧和液氫。雙元液體推進劑又分自燃和非自燃兩種。自燃液體推進劑是指液體氧化劑和液體燃料接觸時能立即自動燃燒而不需要點火裝置的推進劑。
（2）單元液體推進劑：只有一種液體組元的推進劑。這類液體推進劑既可以是同一分子中同時含有氧化劑成分和燃料成分的液態化合物（如異丙基硝酸酯），也可以是氧化劑與燃料的混合溶液（如硝酸肼的肼溶液），或是一種能分解放熱的液態物質（如肼）。單元液體推進劑在正常情況下是穩定的，遇熱或與催化劑接觸時急劇分解放熱，產生大量高溫氣體。大多數有實用價值的單元液體推進劑的比沖不高，通常只用作輔助推進系統的推進劑。
液體推進劑按貯存性能又分為可貯存推進劑和低溫推進劑。
（2）低溫推進劑：即液化的氣體，如液氧、液氫、深冷液體丙烷等。它不能長期貯存，一般在火箭發射前臨時加注。低溫推進劑能焓較高，常用在運載火箭上。
固體推進劑
由氧化劑、燃料和其他添加劑組成的固態混合物，通常製成一定幾何形狀的藥柱置於固體火箭發動機燃燒室中。氧化劑和燃料是基本組分，添加劑含量很少。最常用的氧化劑是過氯酸銨，過氯酸鉀、硝酸銨、硝酸鉀和硝化甘油等也都可用作氧化劑。常用的燃料是烴及其衍生物（如聚硫橡膠、聚丁二烯等高分子聚合物）和纖維素及其衍生物（如硝化纖維）等。為了提高能量，也常加入金屬粉末（如鋁粉）作為金屬燃料。添加劑含量雖少，但種類繁多，功用各異，如調節燃速的催化劑和降速劑，改善燃燒性能的燃燒穩定劑，改善貯存性能和力學性能的防老劑和增塑劑，以及改善工藝性能的稀釋劑、潤濕劑、固化劑和固化阻止劑等。
中國突破下一代固體火箭推進劑
中國突破下一代固體火箭推進劑固體推進劑可根據要求製成各種幾何形狀和尺寸的藥柱，直接置於燃燒室中，能長期貯存。它使用方便，工作可靠，但燃速可調範圍小，且受環境溫度的影響，能量一般比液體推進劑低。但它的密度和體積比沖都大，可減輕發動機的結構重量，因而能部分地補償比沖低的缺點。
（1）雙基推進劑：由硝化纖維素、硝化甘油和添加劑組成。硝化纖維素溶解於硝化甘油成為凝膠體，又稱膠體火藥。它的燃速範圍窄,高低溫力學性能差，能量低,理論比沖為215～225秒。雙基推進劑通常採用壓伸法製造，主要用於中小型固體火箭發動機。
（2）複合改性雙基推進劑：是在雙基推進劑的基礎上加入一定量的過氯酸銨和鋁粉組成的混合物。為了提高推進劑能量，往往用奧克托金(HMX)或黑索金(RDX)來取代或部分取代過氯酸銨。為了改善推進劑力學性能，可採用交聯劑使硝化纖維素交聯，因而這種推進劑又稱交聯雙基推進劑。複合改性雙基推進劑具有較高的能量，理論比沖為255～265秒，安全性能與雙基推進劑相同，通常採用澆鑄法製造，多用於固體運載火箭的上面級發動機。
複合推進劑
它通常是過氯酸銨、鋁粉、粘合劑和添加劑的機械混合物。過氯酸銨除作為氧化劑外，還在粘合劑中充作填料以增加推進劑的模量。粘合劑一方面將過氯酸銨與鋁粉粘合成為彈性體，使它具有一定的幾何形狀和力學性能；另一方面提供可燃元素，如碳、氫等。複合推進劑種類很多，按所用粘合劑可分為聚硫橡膠類、聚氨酯類、聚丁二烯類和聚氯乙烯類推進劑。複合推進劑性能良好，使用溫度範圍較寬，能量較高，理論比沖為225～260秒。除具有熱塑性的聚乙烯類推進劑可壓伸成型外，一般都用澆鑄法製造，工藝簡單，適宜於製造大尺寸的藥柱。複合推進劑廣泛用於各種類型的固體火箭發動機，尤其是大型發動機。
硫橡膠複合推進劑
硫橡膠複合推進劑發展歷史
第二次世界大戰後，各國相繼開展推進劑的研製試驗工作。在液體推進劑方面，液氧、煤油得到很大發展。在可貯存液體推進劑方面，研製出肼的衍生物偏二甲肼和一甲基肼，採用了四氧化二氮，改進了紅煙硝酸的腐蝕性能。60年代初，液氧液氫發動機研製成功並得到實際套用。60年代中銥催化劑的發現（它使肼自動分解），在單元液體推進劑使用中邁出一大步。在固體推進劑方面，1944年研製成由過氯酸鉀和瀝青組成的複合推進劑，為高能固體推進劑的發展提供了條件。複合推進劑經歷了瀝青、聚酯、聚硫、聚氯乙烯、聚氨酯和聚丁二烯等階段，後兩類推進劑得到了廣泛使用。50年代末，由於鋁粉的加入，使複合推進劑性能大大提高，不僅比沖增加，而且抑制了燃燒不穩定性。60年代在雙基推進劑的基礎上又發展出複合改性雙基推進劑，使能量得到進一步提高。70年代出現的端羥基聚丁二烯是能量和力學性能均優的複合推進劑。
液體火箭燃料混胺-02再生技術
混胺-2，是由三乙胺和異構甲苯胺各按50%混合而成的現役空軍和海軍戰術飛彈液體火箭發動機的主推進劑。合格的混按必須同時滿足八項軍用指標，其中包括水分含量不得超過0.5%。但在貯存、轉注和訓練過程中，常因環境中水分的浸人導致水分含量超標而報廢，每噸混胺出廠價3.5萬元，年報廢量不少於50t，報廢后部隊無法處理。不僅蒙受巨大的經濟損失，也因其是易燃易爆的有毒液體而危及社會安全、污染生存環境。可見，超水分廢混胺再生方法的研製成功，不僅具有巨大的經濟、軍事效益，而且具有重大的社會和環境效益。
卡爾費休容量滴定法測定混胺燃料中水含量
卡爾費休法測定水含量具有靈敏度高、準確高效、重複性好等特點，已廣泛用於測定液體、固體或氣體中的含水量。該法分容量法和庫侖法兩種，其中容量法測定水分基於試劑中的碘能與試樣中的水發生定量反應的原理。液體推進劑混胺燃料中的三乙胺和二甲苯胺各占約50%，在存放過程中極易吸收空氣中的水，而水含量增加會影響液體推進劑的質量，嚴重時會影響飛彈的正常發射。利用卡爾費休法快速有效地測定混胺燃料中的水含量，及時動態掌握混胺燃料的性能，對它的貯存和使用非常重要。但卡爾費休法對被測樣品有條件限制，其中測定鹼性物質會使得滴定無終點或終點延遲而產生誤差，測定強酸性溶液會使反應滴定速度變慢，有文獻指出反應溶液的pH值應在5～7範圍內。
