本文選題：自燃離子液體 + 密度��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：在航天系統(tǒng)中,推進(jìn)劑是動力核心。目前應(yīng)用的肼類燃料易揮發(fā)、劇毒,亟待研發(fā)綠色替代品。離子液體具有低蒸汽壓、低毒、高穩(wěn)定性的特點,同時,部分離子液體還具有良好的"自燃"特性,成為極具潛力的新型推進(jìn)劑燃料。但是自燃離子液體的密度有待進(jìn)一步提高,從而實現(xiàn)推進(jìn)劑裝載量和比沖的提升。本文針對提高自燃離子液體密度,提出多環(huán)化和增加重原子的思路,設(shè)計合成新型離子液體,內(nèi)容如下:設(shè)計合成了 1-氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類自燃離子液體,測試結(jié)果表明:分解溫度230-322℃,密度 1.06-1.27 gcm-3,比沖 261.3.5-265.2 s,生成焓 7.8-431.1kJ mol-1,點火延遲時間14-186ms。其中,1-甲基-1-氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷二氰胺鹽(1.20g cm-3)密度高于單環(huán)同分異構(gòu)化合物N-甲基-N-烯丙基吡咯二氰胺鹽(1.05 gcm-3);1-炔丙基-1-氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷二氰胺鹽綜合性能良好,如密度1.19gcm-3,比沖265.2s,生成焓431.1 kJ mol-1,點火延遲時間14 ms。設(shè)計合成了 1,4-二氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類自燃離子液體,測試結(jié)果表明:分解溫度200-282℃,密度 1.10-1.31 gcm-3,生成焓 113.9-537.5 kJ mol-1 比沖 260.5-266.2s,點火延遲時間20-1053 ms。1,4-二氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類離子液體的熱穩(wěn)定性低于、密度高于相應(yīng)的1-氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類離子液體。其中,1-炔丙基-1,4-二氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷二氰胺鹽密度(1.25gcm-3)高于相應(yīng)的單環(huán)同分異構(gòu)化合物1-乙烯基-3-丙基咪唑二氰胺鹽(1.07 gcm-3)。設(shè)計合成了 5,7-二甲基-1,3-二氮金剛烷類離子液體,測試結(jié)果表明:分解溫度157-305℃,密度 1.18-1.26 g cm-3,生成焓 11.9-140.9 kJ mol-1,比沖 257.8-263.8 s。其中含炔丙基支鏈的離子液體可以與白色發(fā)煙硝酸發(fā)生自燃反應(yīng)。綜上所述,本文在提高密度的指導(dǎo)思想下,設(shè)計合成了 1-氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類、1,4-二氮-雙環(huán)[2,2,2]辛烷類、5,7-二甲基-1,3-二氮金剛烷類自燃離子液體,表征了所得離子液體的結(jié)構(gòu)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱穩(wěn)定性、自燃性及比沖,并進(jìn)行了充分的討論。測試結(jié)果證實三類離子液體具有相對高的密度,可達(dá)1.31 g cm-3,為高密度自燃離子液體發(fā)展提供了數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:The propellant is the dynamic core in the space system. The current hydrazine fuels are volatile, highly toxic and need to develop green substitutes. Ionic liquids have the characteristics of low vapor pressure, low toxicity and high stability. At the same time, some ionic liquids have good "spontaneous combustion" characteristics and become a potential new propellant fuel. The bulk density of the body needs to be further improved so as to achieve the propellant loading and specific impulse. In this paper, a new ionic liquid is designed and synthesized to improve the density of the spontaneous combustion ion liquid, put forward the idea of multi ring and increase heavy atoms. The contents are as follows: 1- nitrogen double ring [2,2,2] octane spontaneous combustion ionic liquid is designed and synthesized. The test results show that: The temperature is 230-322 C, the density 1.06-1.27 gcm-3, the specific impulse 261.3.5-265.2 s, the formation enthalpy 7.8-431.1kJ mol-1, the ignition delay time 14-186ms., and the 1- methyl -1- nitrogen double ring [2,2,2] octane two cyanamide salt (1.20g cm-3) is higher than the single ring isomeric compound of methylene propylene pyrrole two cyanamide salt (1.05); The comprehensive performance of [2,2,2] octane two cyanamide salt is good, such as density 1.19gcm-3, specific impulse 265.2s, formation enthalpy of 431.1 kJ mol-1, and ignition delay time 14 Ms. design and synthesis of 1,4- two nitrogen double ring [2,2,2] octane spontaneous combustion ionic liquid. The test results show that the decomposition temperature is 200-282 C, density 1.10-1.31 gcm-3, and the enthalpy 113.9-537.5 kJ is 2. 60.5-266.2s, the thermal stability of the ignition delay time 20-1053 ms.1,4- two nitrogen double ring [2,2,2] octane ionic liquids is lower than the corresponding 1- nitrogen double ring [2,2,2] octane ionic liquid. Among them, the 1- propargyl -1,4- two nitrogen double ring [2,2,2] octane two cyanamide density (1.25gcm-3) is higher than the corresponding mono ring isomeric compound 1- ethylene Based on the -3- propylimidazole two cyanamide salt (1.07 gcm-3), a 5,7- two methyl -1,3- two amantadine ionic liquid was designed and synthesized. The test results showed that the decomposition temperature was 157-305, 1.18-1.26 g cm-3, the formation enthalpy 11.9-140.9 kJ mol-1, and the ionic liquid containing the propargyl chain in the specific impulse 257.8-263.8 S. could occur with the white smoke nitric acid. In summary, under the guidance of improving the density, this paper designs and syntheses 1- nitrogen double ring [2,2,2] octane, 1,4- two nitrogen double ring [2,2,2] octane, 5,7- two methyl -1,3- two nitrogen amantane spontaneous combustion ionic liquid, which characterizing the structure of the ionic liquid, glass transition temperature, thermal stability, spontaneous combustion and specific impulse, and advance. The results show that the three kinds of ionic liquids have relatively high density and can reach 1.31 g cm-3, which provides data support and scientific basis for the development of high density spontaneous combustion ionic liquids.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院過程工程研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：V511;O645.1

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本文編號：2091648