燃速催化剂对adn热分解催化作用研究课题.docVIP

燃速催化剂对ADN热分解作用研究 万代红 府 勤 中国航天科技集团八院806所 浙江湖州 313002 摘 要：为深入了解推进剂燃速催化剂对ADN热分解的影响，为该高能氧化剂在推进剂中的应用提供实验数据，采用TG/DTA热分析实验，以热分解峰温、失重速率、定温失重、活化能等为指标，研究了近十种常用燃速催化剂对ADN热分解的催化作用。结果表明：Cu、Fe类催化剂对ADN的热分解作用明显，大大降低了ADN的热分解峰温，ADN的失重速率加快；而铵盐、Ca盐催化剂则提高了ADN的分解峰温和活化能。 主题词：ADN；催化剂；热分解 1 引言 ADN作为一种新型高能氧化剂，将ADN应用于推进剂中ADN热分解影响的研究，力图了解不同催化剂对该氧化剂的热催化效果并探讨其催化机理，为含ADN推进剂研究提供筛选燃速催化剂的依据。 2 实验 选取的催化剂有：Cu类催化剂GT、YB2、CuO；Fe类催化剂KTX、RF、Fe2O3；铵类和Ca类催化剂AO、OXM、JAY、CaCO3。 氧化剂与催化剂的比例为4:1，为保证试验结果的准确性和可比性，本试验所采用样品量控制在（0.50±0.01）mg以内，试样皿为敞口铝坩埚，试验在Perkin Elmer Diamond TG/DTA热分析仪上进行。 3 结果与讨论 3.1 Cu、Fe类催化剂 3.1.1 对ADN热分解活化能及分解峰温的影响 表1 Cu、Fe类催化剂对ADN峰温及活化能的影响 试样编号 分解峰温Tpi（℃） 活化能 (kJ/mol) 相关 系数 2℃/min 5℃/min 10℃/min 20℃/min ADN 164.4 176.8 185.5 191.3 123.57 -0.9996 ADN+Fe2O3 169.8 185.3 189.5 198.8 136.23 -0.9996 ADN+KTX 137.4 152.0 160.0 165.8 104.53 -0.9962 ADN+RF 130.8 145.7 154.0 159.4 93.79 -0.9966 ADN+GT 132.1 141.2 149.7 157.6 126.01 -0.9975 ADN+CuO 126.8 137.3 144.3 150.1 132.62 -0.9967 ADN+YB2 124.6 133.4 140.2 143.4 133.06 -0.9997 从上表中可以看出：KTX、RF、GT、YB2、CuO使ADN的分解峰温明显下降，其中Cu类催化剂对ADN的分解峰温影响最大，而Fe2O3使ADN分解峰温和活化能略有提高，见图1。 按对ADN分解温度的影响，催化活性顺序为：YB2＞CuO＞GT＞RF＞KTX＞Fe2O3。 按对ADN分解活化能的影响，催化活性顺序为：RF＞KTX＞GT＞CuO＞YB2＞Fe2O3。 3.1.2 对ADN热失重的影响 对样品在升温速率为10/min时的TG线进行失重速率分析，用一元线性回归，求斜率。 ADN -25.04 -0.9996 ADN+Fe2O3 -23.43 -0.9991 ADN+GT -48.69 -0.9999 ADN+KTX -23.08 -0.9999 ADN+ YB2 -40.43 -0.9998 ADN+RF -22.86 -0.9943 ADN+CuO -70.88 -0.9992 — — — 不难看出，Cu类催化剂大大提高了ADN的热失重速率，催化效果最为显著，催化活性最强。而Fe类催化剂对ADN的速率。YB2及GT催化效果尤为显著，见表3及图3。 按其对ADN定温失重速率的影响，催化活性顺序为：YB2＞CuO＞GT＞KTX＞RF＞Fe2O3。 表3 Cu、Fe类催化剂对ADN定温实验的影响 时间（min） 样品 TG（%） 20min 40 min 60 min 80 min 100 min 120 min 140 min ADN 100.0 99.8 99.7 99.6 99.5 99.3 99.2 ADN+Fe2O3 98.7 98.5 97.6 97.0 96.6 96.0 95.6 ADN+KTX 94.3 90.7 89.6 88.7 88.5 87.9 87.6 ADN+RF 90.2 89.7 89.5 89.3 89.0 88.9 88.7 ADN+GT 99.2 95.1 84.7 71.6 59.4 48.1 38.8 ADN+YB2 87.7 71.6 53.5 37.2 29.5 27.1 26.4 ADN+CuO 97.4 88.6 74.8 55.7 33.6 29.9 29.2 3.1.4 催化机理初探 Cu类催化剂对ADN