基于亲油性纳米颗粒的高密度悬浮燃料研究

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1、－：））Ｍ峨歡，＾ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＹ中国第－所现代大７§，＾＇ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５：：，、賢麵；１；．全日制工程硕±学位论文＾＿品ｔｏ欄剛；！厕川ＷＨ朋綱画■■（．—顆為—－…化学工程■■香领域：：＇—Ｈ１作者姓名：鄂秀天凤？＂邸覇Ｈ怎．；指导教师：邹吉军特獅加巧录高级工程师Ｈ企业剧巾：：誦Ｈｉ天津大学硏究生院＊媒一２０１５年５月．ＪＨＨ為１，１１独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的研究成

2、果，除了文中特别加功标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名■：Ｓ：方：！签字日期Ｓ年５月巧日秦呆同Ｉｆ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关敬据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编臥供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文

3、的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名；４表反Ｌ导师签名：寄抑芝罕签字日期：如ＩＳ年５月巧日签字日期如嗦年胡心、日基于亲油性纳米颗粒的高密度悬浮燃料研究High-DensitySuspensionFuelsContainingOil-dispersableNanoparticles学科专业：化学工艺研究生：鄂秀天凤指导教师：邹吉军特聘研究员企业导师：于开录高级工程师天津大学化工学院二零一五年五月摘要液体碳氢燃料是为各种航空航天发动机提供动力保障的关键，在推进剂领域占有重要地位。燃料性能（尤其是能量和密度）是决定

4、飞行性能（包括航程、航速和有效载荷等）的关键之一。新型高性能飞行器的发展对燃料推进能力提出了更高的要求，采用化学方法人工合成的高密度液体碳氢燃料除具有一般液体碳氢燃料的优点外，还具有更大的质量密度和体积热值，但其冰点和粘度随着密度的增加而急剧增加，因此，采用化学合成进一步提升燃料密度和体积热值已十分困难，需要新的途径来制备密度更高的液体燃料。本文采用制备亲油性硼、碳、铝等高能纳米颗粒、然后分散到高密度液体燃料中，制备出一类新型悬浮燃料，并运用多种技术手段对表面改性的纳米颗粒进行了表征，以及对新型燃料的各项性能进行了测试，证实了采用这种新途径提升燃料密度和体积热值的

5、可行性。为了使高能纳米颗粒与液体碳氢燃料兼容，本文采用一种简单、温和、高效的溶剂加热回流或超声分散的方法，尝试多种保护剂，对纳米硼、碳管、铝颗粒表面进行改性，发现三正辛基氧膦对纳米硼颗粒改性效果最好，油胺对碳纳米管改性效果最好，油酸对纳米铝改性效果最好。将亲油性颗粒分散到高密度燃料HD-03或HD-01燃料中静置存放6周后，仍有约15wt%的纳米颗粒稳定分散在液体燃料中。进一步分别对含10wt%、20wt%、30wt%高能颗粒的HD-01和HD-03两种悬浮燃料的密度、粘度、流动性、热值进行了测试与计算，发现悬浮燃料的密度和热值均随着硼、碳、铝纳米颗粒含量的增加而

6、增加，其中当纳米颗粒含量为30wt%时，悬浮燃料的密度最高达到1.23g/mL（Al/HD-03），体积热值最高达到58.1MJ/L（B/HD-03），已超过目前密度和体积热值最高的RJ-5燃料。在室温下，悬浮燃料仍然保持较好的液体流动状态，具有良好的低温粘度。而且，硼、碳、铝纳米颗粒能缩短四环庚烷/发烟硝酸和四环庚烷/N2O4自燃点火延迟期，且添加纳米硼颗粒的效果最佳。在发动机点火实验中，悬浮燃料没有颗粒堵塞管路的现象发生，纳米颗粒可以完全燃烧。关键词：高密度燃料，高能颗粒，表面改性，悬浮燃料，推进剂ABSTRACTLiquidhydrocarbonfuelsa

7、recrucialtoprovidepowerforavarietyofaerospaceengines,thusoccupyinganimportantpositioninthefieldofpropellant.Fuelperformance(especiallyenergyanddensity)isoneofthekeydeterminingfactorsofflightperformance(includingflightrange,flpeedandpayload,etc.).Developmentofnewhigh-performanceaircraf

8、trequ