纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

摘要

为改善高氯酸铵(AP)的性能,从而改善复合固体推进剂的燃烧性能,采用AP辅助的金属有机骨架结构(MOF)热分解法合成纳米ZnO立方体催化剂(n-ZnO/cube);采用XRD、FESEM、TEM等对其形貌进行了表征,分析了其比表面积和孔径分布;采用TG-DTA分析了其对AP热分解的影响;将其加入到HTPE推进剂中,测试了其对推进剂工艺性能、安全性能、力学性能及燃烧性能的影响.结果表明,n-ZnO/cube催化剂具有大的比表面积(70.5 m2/g)和大量的孔道结构,将AP热分解的高温分解峰从413°C降至279°C,放热量从584 J/g增至1520 J/g,分解活化能从151.1 kJ/mol降至65.3 kJ/mol;将质量分数2％ 的n-ZnO/cube加入到HTPE推进剂中,推进剂的燃速(20°C,6.86 MPa)从12.01 mm/s提高到16.16 mm/s,工艺性能、安全性能、力学性能、燃速压强指数(0.42,20°C,3～16MPa)、燃速温度敏感系数(2.02×10-3°C-1,-55～70°C,6.86MPa)均未受到明显影响,表明纳米ZnO立方体结构对AP热分解表现出良好的催化性能,是HTPE推进剂的一种具有潜力的燃烧调节剂.