【摘要】：推進劑是火箭和航天飛行器的動力核心,對航天事業(yè)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的肼類推進劑具有毒性和致癌性,迫切需要開發(fā)綠色替代產(chǎn)品。自燃離子液體由于具有低熔點、寬液程、高熱穩(wěn)定性等特點,成為潛在的下一代推進劑燃料。點火延遲時間是評估燃料性能的重要參數(shù),而大多數(shù)自燃離子液體點火活性較差。本文通過引入具有催化作用的金屬離子,獲得了一系列具有良好點火性能的自燃離子液體。具體內(nèi)容如下:設(shè)計合成了六種[B_(12)H_(12)_(12)]_2~-類金屬(Cu~(2+),Ni~(2+),Zn~(2+))配位化合物。測試分析表明,六種金屬配合物在室溫下均為固體,熔點為196.7-269.3 ℃,這可能歸因于它們高度對稱的結(jié)構(gòu)。在熱穩(wěn)定性方面,這些配合物的分解溫度大于220 ℃,其中[Ni(C_5H_6N_2)_6]B_(12)H_(12)的分解溫度最高(286.3 ℃)。此外,它們的密度優(yōu)于肼類燃料(1.215-1.264 gcm~(-3)),[Cu(C_5H_6N_2)_4]B_(12)H_(12) 的密度最高(1.264 gcm~(-3))。點火測試的結(jié)果表明,[Cu(C_5H_6N_2)_4]B_(12)H_(12)和[Ni(C_5H_6N_2)_6]B_(12)H_(12)均展現(xiàn)出超短的點火延遲時間(lms),且對于點火延遲時間的主要影響來自不同金屬離子的催化作用。設(shè)計合成了五種N(CN)_2~-類Cu~(2+)配位化合物。測試分析表明,五種配合物的熔點為57.5-133.6℃,分解溫度為200-282℃,密度為1.10-1.31 gcm~(-3)。其中,熔點和密度隨著側(cè)鏈長度的增加而逐漸減小。以1.0-5.0%的不同比例將這些配合物添加到N(CN)_2~-基的自燃離子液體中,并測定它們的點火延遲時間�；旌象w系表現(xiàn)出更優(yōu)的點火活性。例如,1-烯丙基-3-甲基咪唑二氰胺鹽在沒有加入任何添加劑之前展現(xiàn)出較差的點火活性(43 ms),而添加了質(zhì)量分數(shù)5%的[Cu(C6H8N2)4][N(CN)2]2添加劑的混合體系展現(xiàn)出短至6 ms的點火延遲時間。綜上所述,本文在提高點火活性的指導(dǎo)思想下,得到了[B_(12)H_(12)]_2~-類金屬(Cu~(2+),Ni~(2+),Zn~(2+))配位化合物和N(CN)_2~-類Cu~(2+)配位化合物。對這些配合物的結(jié)構(gòu)、相變溫度、熱穩(wěn)定性、密度和點火活性進行了表征和充分討論,證實了通過引入金屬離子來提高點火活性的可行性。
【圖文】：

邐９邐１０逡逑圖１．１邋ＢＨ２（ＣＮ）２－基自燃離子液體合成（１－１０）邋［５３］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ邋ｏｆ邋ＢＨ２（ＣＮ）２邋－ｂａｓｅｄ邋ＨＩＬｓ邋（１－１０）邋［＇邋？１逡逑■■ｎ逡逑！邋ｒｍ｜ｇ逡逑圖１．２自燃離子液體１與ＷＦＮＡ點火照片［５３］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｉｇｎｉｔｉｏｎ邋ｐｈｏｔｏｓ邋ｏｆ邋ＨＩＬ邋１邋ｗｉｔｈ邋ＷＦＮＡ［５３］逡逑相較于常規(guī)的二氰胺ｎ（ｃｎ）２＿類自燃離子液體，ＢＨ２（ＣＮ）；ｆ類自燃離子液體極逡逑大地縮短了點火延遲時間，達到了邋４邋ｍｓ邋（如圖１．２）。該類自燃離子液體的熔點逡逑達到－８０邋°Ｃ，并擁有比Ｎ（ＣＮ）２＿類自燃離子液體更寬的液程。粘度同樣是評價自逡逑燃離子液體性能的參數(shù)之一，低粘度可以促進離子液體迅速地與氧化劑混合發(fā)生逡逑自燃反應(yīng)。ＢＨ２（ＣＮ）２＿類離子液體的粘度為１２．４－３９．４邋ｃＰ，遠遠低于大部分的逡逑Ｎ（ＣＮ）２—類自燃離子液體，具有更好的性能。此外常規(guī)的Ｎ（ＣＮ）２＿類自燃離子液體逡逑不溶于四氫呋喃（ＴＨＦ）與乙酸乙酯（ＥＡ），而ＢＨ２（ＣＮ）ｆ類自燃離子液體相比逡逑４逡逑

Ｚｈａｎｇ等設(shè)計合成了邋１０種含有ＢＨ３ＣＮ？陰離子的自燃離子液體。通過離子交逡逑換反應(yīng)將ＢＨ３ＣＮ＿陰離子分別與７ＶＪＶ－二甲基肼、硼烷、咪唑類陽離子相結(jié)合［５５］，逡逑合成步驟如圖１．５。點火測試表明，該類離子液體均可以與氧化劑ＷＦＮＡ接觸發(fā)逡逑生自燃反應(yīng)，，點火過程如圖１．６。進一步研宄發(fā)現(xiàn)，盡管ＮａＢＨ３ＣＮ的水穩(wěn)定性逡逑較差，在水中會緩慢分解，但含咪唑陽離子的ＢＨ３ＣＮ＿類離子液體在溶于重水中逡逑（Ｄ２０）邋２４邋ｈ后進行核磁共振測試，得到的核磁圖譜中未見明顯的變化。表明逡逑ＢＨ３ＣＮ？類離子液體在水中不易分解，具有相對良好的水穩(wěn)定性。在這１０種自燃逡逑離子液體中，１－乙基－３－甲基咪唑氰基硼氫離子液體有極低的熔點（－７１邋°Ｃ）、高熱逡逑穩(wěn)定性（２４７邋°Ｃ）、較低的粘度（１９邋ｃＰ）和良好的點火活性（以＝４邋ｍｓ）。逡逑６逡逑
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V511

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張文昭;魯荊虎;田應(yīng)洲;;銅(Ⅱ)、鉻(Ⅲ)金屬配位染料的合成、性質(zhì)及應(yīng)用[J];黎明化工;1995年04期

2 張文昭;蔣玉萍;楊維強;;金屬配位染料[J];江蘇化工;1989年04期

3 靳麗強,李彥春;金屬配位樹枝狀大分子鞣劑的合成及表征[J];中國皮革;2005年01期

4 郭振楚,韓亮1,譚鳳姣,鄧建成,吳同華;殼聚糖及其衍生物與金屬配位的研究進展[J];化學研究與應(yīng)用;2001年01期

5 毛希安;游效曾;;二維NMR波譜學及其在金屬配位化學研究中的應(yīng)用[J];化學通報;1990年08期

6 劉新;吳川;吳鋒;白瑩;;輕金屬配位氫化物儲氫體系[J];化學進展;2015年09期

7 李邦玉;王耀榮;;金屬配位下吡啶環(huán)上α位C-H鍵活化途徑[J];宿州學院學報;2013年06期

8 銀旭紅;孫濤;周冬香;毛芳;;殼聚糖和羧甲基殼聚糖與金屬配位的研究進展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2008年23期

9 ;中國專利[J];合成樹脂及塑料;2011年03期

10 李炳煥;CO與金屬配位發(fā)生在哪一端[J];冀東學刊;1995年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 閻云;楊璐;梁亞唯;趙靖;黃建濱;;軟金屬配位高分子:新型功能材料[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第15分會場摘要集[C];2012年

2 閻云;楊璐;徐麗敏;蘭玉茹;黃建濱;;金屬配位高分子的高級組裝研究[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2010年

3 李運玲;張玉明;張長麗;錢芳;蘇光余;何衛(wèi)江;郭子建;;基于金屬配位的化學熒光探針:設(shè)計、合成與應(yīng)用[A];中國化學會第26屆學術(shù)年會無機與配位化學分會場論文集[C];2008年

4 李世軍;;利用金屬配位與主客體識別的協(xié)同自組裝及其應(yīng)用[A];中國化學會第30屆學術(shù)年會摘要集-第二十四分會：超分子組裝與軟物質(zhì)材料[C];2016年

5 王敬政;賈祥鳳;宋愛新;滕敏敏;郝京誠;;M~(2+)-配位的囊泡相[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

6 張偉;Richard J.Nichols;牛利;;金屬配位中心對單分子電導(dǎo)性質(zhì)的影響[A];中國化學會第30屆學術(shù)年會摘要集-第二分會：分析裝置及交叉學科新方法[C];2016年

7 張平;田曉慧;施維;唐真玉;;新型側(cè)鏈含鉻-咔唑生色團的金屬配位高分子的合成和性質(zhì)[A];2005年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2005年

8 朱本月;沈雁峰;王淑萍;章喜昌;朱彬;陸瀛波;吳靜;李世軍;;利用金屬配位作用組裝、調(diào)控與超分子手性催化應(yīng)用[A];第十九屆全國金屬有機化學學術(shù)討論會論文集[C];2016年

9 于澍燕;;由雙金屬配位或金屬-金屬成鍵引導(dǎo)的自組裝大環(huán)化[A];全國第十四屆大環(huán)化學暨第六屆超分子化學學術(shù)討論會論文專輯[C];2008年

10 徐麗敏;閻云;黃建濱;;金屬配位超分子自組裝體的構(gòu)建和熒光增強效應(yīng)研究[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第12分會場摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 尹學瓊;殼聚糖金屬配位控制降解及低聚殼聚糖的應(yīng)用研究[D];昆明理工大學;2002年

2 謝芳;化學交聯(lián)與金屬配位型形狀記憶聚合物的制備及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

3 孫泰;用復(fù)合和催化方法改善金屬配位氫化物的儲氫性能[D];華南理工大學;2010年

4 魏培發(fā);基于主客體分子識別和金屬配位正交自組裝構(gòu)筑超分子聚合物[D];浙江大學;2016年

5 尉小旋;以環(huán)丙沙星為模型揭示酸堿解離和金屬配位對抗生素光化學行為的影響[D];大連理工大學;2015年

6 田玉奎;電子供體—受體相互作用驅(qū)動的超分子聚合物[D];中國科學技術(shù)大學;2015年

7 紀奉元;雙穩(wěn)態(tài)環(huán)酰胺型分子梭的合成及其性能研究[D];華東理工大學;2009年

8 許林;鹵鍵應(yīng)用的理論研究[D];浙江大學;2011年

9 張偉;GPx酶模型的分子設(shè)計及其自組裝[D];吉林大學;2011年

10 劉川;添加劑對配位儲氫材料的性能及脫氫機理的影響：密度泛函理論研究[D];北京化工大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 章澤筠;金屬配位自燃離子液體的合成及表征[D];中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所);2018年

2 詹嘉懿;基于金屬配位和主客體相互作用超分子聚合物的構(gòu)建及性能研究[D];杭州師范大學;2015年

3 宮健;卟啉和混雜卟啉環(huán)內(nèi)氫遷移過程及其與金屬配位光譜性質(zhì)的理論研究[D];大連大學;2014年

4 賈輝;殼寡糖及其金屬離子配合物的合成研究[D];天津工業(yè)大學;2017年

5 陳雪君;伯胺衍生聚合物反應(yīng)性膠束化的金屬配位誘導(dǎo)效應(yīng)[D];湘潭大學;2012年

6 修遠見;四硫富瓦烯衍生物及其金屬配位聚合物合成、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];大連理工大學;2004年

7 黃倩倩;金屬配位天然高分子凝膠的制備及其性能研究[D];東南大學;2017年

8 王亞楠;3d以及3d-4f金屬配位簇合物的合成、結(jié)構(gòu)及磁性[D];內(nèi)蒙古大學;2009年

9 王金澤;基于卟啉的聯(lián)合治療體系的構(gòu)建及應(yīng)用[D];東北師范大學;2017年

10 李揚;具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的金屬配位聚合物凝膠的制備與研究[D];東南大學;2015年

本文編號：2711048