偶氮二甲酰胺气体发生剂配方设计及性能测试(2)
在现代发展进程中，气体发生剂在在很多方面都发挥着无可取代的作用，在无人机着陆 、航天器推进、巡飞弹翼展等不同领域不断开拓新的重要应用。美国成功地将气体发生剂用于“勇气号”和“机遇号”火星探测器的安全着陆系统中[3],得到了全世界的高度关注[3]。气体发生剂在我国的研究也有许多，相对而言 ,偶氮类气体发生剂在我国的研究和应用领域尚欠缺 ,开发绿色环保、成本便宜、多品种和实用的气体发生剂具有重要意义[4]。
1.2气体发生剂的发展趋势
1.3 本课题研究思路
偶氮化合物分子中含有-N=N-基团，这类化合物常兼有唑类、胍类和偶氮类的结构，其含氮量高，产气量大，在高温下产气体积更大，作功能力强，原材料易得，可以用于航天等要求允许温度较高，气体量大的场合[7]。
而配套的各种氧化剂中，碱式硝酸铜有效氧含量较高，可为气体发生剂中可燃剂ADC的燃烧提高更多的氧，同时能作为高温成渣剂。但是碱式硝酸铜在反应时放出的热量较大，势必会引起燃气的温度升高[8]。
过渡氧化剂如MnO2、CuO燃烧温度低，分解需要吸收大量的热，同时过渡氧化剂存在着正、负离子缺位，可以促进 CO转化为 CO2、NOx转化为 N2，降低气体发生剂燃气中有毒气体CO，NOx含量[9]。
(高)氯酸盐作为氧化剂时，会产生 HCl气体。当需其动力作功时，其产气HCl的酸性会对设备仪器造成腐蚀；作为充气缓冲时，其毒性会危害人体健康。
用硝酸盐作氧化剂，具有热效应低、有效氧含量较高的优点，但固体残渣熔点低、不易结渣的缺点也很明显，若用于动力作功，会堵塞喷嘴喉径发生危险。
因而本毕业设计选以偶氮二甲酰胺为可燃剂，选择四种金属化合物（氧化铜，碱式硝 酸铜（BCN），硝酸钾，高氯酸钾）为氧化剂，设计对比配方，测试性能。
1.4 本课题拟解决的关键问题
本毕业设计的关键在于：
（1）理论上计算分析以偶氮二甲酰胺为可燃剂，选择四种化合物（氧化铜，碱式硝酸铜（BCN），硝酸钾，高氯酸钾）为氧化剂四种配方的热性能，点火性能；
（2）对偶氮二甲酰胺/氧化物气体发生剂的热分析的热性能进行测试，并进一步的进行研究和分析；
（3）对偶氮二甲酰胺/氧化物气体发生剂进行燃烧温度、点火药量上下限，并进一步的进行研究和分析。
2 气体发生剂的理论分析
2.1 基本组分
本论文主要研究新型偶氮类气体发生剂，其基础组分为可燃剂和氧化剂。
2.1.1 可燃剂
可燃剂在气体发生剂燃烧时产生大量的气体，其特点为耗氧量少、氮含量高、适宜的热效应、安定性要好。本论文的可燃剂选用偶氮化合物，偶氮二甲酰胺的热分解温度范围窄 ,大致在200°C分解，发气量240ml/g（标准温度下），气体由氮气 、一氧化碳 、二氧化碳和一些氨气组成 ，[7]产物无毒。偶氮二甲酰胺分子中含有-N=N-基团，其含氮量高，产气量大，在高温下产气体积更大，作功能力强，原材料易得，可以用于航天等要求气体量大，允许温度较高的场合[11]。
图 2.1 偶氮二甲酰胺分子结构式
2.1.2 氧化剂
气体发生剂燃烧产气时不需要外界参与属于自供氧体系，为使可燃剂能够将其能量进行迅速释放故需要氧化剂提供氧。氧化剂为含氧物质，特点为燃烧时易释放、有效氧（直接用于氧化可燃剂的氧量）尽可能高、且与可燃剂组成的气体发生剂机械感度比较低[7]。
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