液体推进剂热稳定性研究方法探讨

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1、第40卷第2期2014年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULsIONV01．40，No．2Apr．2014液体推进剂热稳定性研究方法探讨燕珂，单世群，王莉红，韩伟(西安航天动力试验技术研究所。陕西西安710100)摘要：为研究液体推进剂的热分解特性，利用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)，对自行研制的3种液体推进剂进行了热分解过程研究，并对其热稳定性进行了探讨。分析了DSC和ARC两种方法在研究液体推进剂热分解方面的优劣性。关键词：液体推进剂；DSC；热稳定性；ARC中图分类号：V434—34文献标识码：A文章

2、编号：1672—9374(2014)02—0090—05ResearchapproachforthermalstabilityofliquidpropellantYANKe，SHANShi-qun，WANGLi-hong，HANWei(Xi’anAerospacePropulsionTestTechniqueInstitute，Xi’an710100，China)Abstract：Inordertoinvestigatethethermalstabilityandthermaldecompositionpropertiesofliquidpro

3、pellant，thethermaldecompositionprocessofthethreeautonomously-developedliquidpropellantsisstudiedwithdifferentialscanningcalorimeter(DSC)andacceleratingratecalorimeter(ARC)．Thethermalstabilityofthethreepropellantsisdiscussedinthispaper．Inthestudyonthermaldecompositionofliquid

4、propellant，thesuperiorityandinferiorityofthetwomethodsbasedonDSCandARCareanalyzed．Keywords：liquidpropellant；DSC；thermalstability；ARC0引言高能液体推进剂是一类致热不稳定物质，在热作用下，会或快或慢地发生分解反应，并放出大量的热。当其分解反应的放热速度大于其体系向环境的散热速度时，就会造成自身体系的热积累，最终导致热自燃或热爆炸。从化学原理上说，这一过程包含2个部分：一个是热分解的初期阶段；一个是热分解的快速反应阶段

5、。前者便指的是通常意义上的液体推进剂的热稳定性。高能液体推进剂的热稳定性是研究液体推进剂在热积累过程中较慢的化学反应，即延滞期较长的反应阶段。热稳定性是在一定热的作用下，液体推进剂保持其物理、化学、爆炸性质不发生可觉察的或者发生在允许范围内变化的能力。高能液体推进剂由于其流动性、挥发性的特点，目前，人们对其热稳定性的测试方法、评估标准等问题尚没有统一标准，现有的文献里基本是用液收稿日期：2013—08—13；修回日期：2013—08—29作者简介：燕珂(1973一)，女，高级工程师，研究领域为液体推进剂研发第40卷第2期燕珂，等：液体推进剂热稳

6、定性研究方法探讨91体推进剂的热分解温度作为其热稳定性的主要判据【l-21。所采用的方法主要是在理论上应用量子化学计算方法，从结构、热性质等方面预测热分解或建立起热分解反应模型或研究热分解机理等，在实验上采用DSC、ARC等多种手段研究其热分解过程和相关参数，探讨热分解机理和热分解动力学。本文分别采用DSC和ARC两种手段研究了自行研制的高能液体推进剂的热分解过程及其动力学参数，探讨了这类推进剂的热分解机理和热分解动力学。1DSC实验部分差示扫描量热仪(DifferentialScanningCalorimeter)，简称DSC，是热分析中的重

7、要方法，也是常用方法。据ICTA的定义，该法是在程序控制温度下测量输入到物质(试样)和参比物的能量差与温度(或时间)关系的一种技术，它测量样品由于物理和化学性质的变化而发生的焓变与温度和时间的关系。许多研究人员已经将这种技术应用于固体含能材料的热性能研究删。1．1仪器采用德国NETZSCHDSC204型差示扫描量热仪，其主要结构和原理嘲如图1所示。l一测量系统：2一加热器；3一均热块；4一讯号放犬器5一量程控制器；6一记录仪；7一温度程序控制仪图lDSC结构简图Fig．1StructuraldrawingofDSC1．2实验条件升温速率：10。

8、CAnin；样品质量：1—3mg；温度范围：室温～450℃；样品皿：铝皿，三氧化二铝皿；气氛：Ar，25．0mL／min。1_3实验方法由于液体推进剂