ZrO2對雙基推進劑燃燒的催化作用研究①

孫志剛，張 佩，張曉宏，陳雪莉，王 瑛，曹 磊，樊明輝

(西安近代化學研究所，西安 710065)

0 引言

螺壓雙基推進劑具有特征信號低、燃燒殘渣少、燃燒性能優(yōu)良和產(chǎn)品一致性高等優(yōu)點，目前在各種戰(zhàn)術導彈和燃氣發(fā)生器中得到廣泛應用［1］，但其燃燒催化劑如鉛類化合物在推進劑生產(chǎn)、試驗、使用和銷毀的過程中對人體及環(huán)境有危害［2－3］。為此，世界各國學者針對無毒、綠色環(huán)保和催化燃燒效果優(yōu)異的新型燃燒催化劑開展了大量的研究工作。

目前，雙基系推進劑燃燒催化劑的發(fā)展方向主要為納米功能材料、新型螯合或復配材料、稀土化合物和多功能材料等［4－6］，其目標在于完全摒棄有毒有污染的含鉛催化劑，或降低含鉛類催化劑的使用量。如國內(nèi)張曉宏［7］、趙鳳起［8］、宋秀鐸［9］等分別研究了鉛和非鉛納米催化劑以及稀土化合物對雙基系推進劑燃燒性能的影響，得到了良好的效果;國外Warren L C［10］和Thompson［11］等成功將鉍化合物用于雙基系推進劑。但由于新材料的制備及科學使用技術難度較大，僅有少數(shù)幾種實現(xiàn)了工程化應用。因此，本文研究了無毒無污染、成本較低、可工業(yè)化生產(chǎn)的ZrO2對含催化劑螺壓雙基推進劑燃燒性能的影響，并采用多種手段探索了ZrO2催化燃燒的機理，可為其工程化應用提供參考。

1 實驗

1.1 主要原材料

3種粒度ZrO2陶瓷粉體，化學純，杭州萬景新材料有限公司生產(chǎn)，其粒徑分布見表1;含氮量為12%的NC、NG、炭黑、φ－Pb 和 β－Cu 等材料均為工業(yè)品。

表1 3種粒度ZrO2的粒徑分布Table 1 Particle size of three kinds of ZrO2

1.2 實驗配方

實驗中設計的螺壓雙基推進劑配方如表2所示，其中，ZrO2為外加量。……