高燃烧效率硼粉的可工业化处理技术研究(3)
1.1.1 复合推进剂的组分
（1）氧化剂
氧化剂是复合推进剂的主要组分，推进剂的燃烧过程主要由其控制，占推进剂含量的六到八成左右，是含有高氧化物电位和高颠覆性原子或集团的物质[3]。氧化剂具有高电负性，位于元素周期表的右侧中间位置，而燃料具有高正电性，位于元素中期表的左侧位置。因而在理想的情况下，F2/H2推进剂可能会拥有最大比冲。由一些基团的氧化电位的大小可以得出结论，高氯酸盐及硝酸盐的氧化性更强 。推进剂的一些性能受氧化剂的影响非常明显，例如弹道性能、加工性能和力学性能等。氧化剂的选择应满足以下要求：含氧量高；热能低；密度大；气体生成量大；热稳定性高；吸湿性能低；能够与推进剂中的其他成分很好地结合；易于安全存储。
硝酸铵和高氯酸铵被广泛应用于现代复合推进剂，这两种物质密度高，反应后能产生高比冲，并且具备众多优点，例如操作简单、不易吸湿、点火容易、燃速适中以及不需要燃烧催化剂等。但是高氯酸铵的燃烧产物里含有大量氯化氢气体，容易在潮湿环境下形成酸雾，对环境造成很大破坏，近几年来不断发展出能够替代高氯酸铵的新型氧化剂，例如AND、CL-20及HNF等。
（2）粘合剂
粘合剂对氧化剂颗粒具有粘结作用，一般为树脂材料或弹性体，其在推进剂中既可以做燃料，又可以起到粘结的作用，含量一般在10％~20％左右。粘合剂具有热固性及热塑性等性质，是典型的交联聚合物。
粘合剂应满足以下四个条件：
Ⅰ.粘合剂必须是液态，密度高于0.96 g•cm-3，相对分子质量在2000~4000之间；
Ⅱ.表面带有羟基或环氧基等活性基团；
Ⅲ.玻璃化转变温度较低；
Ⅳ.具有较低的固化温度和固化收缩率。
复合推进剂中不仅可以采用沥青、HTPB和CTPB等作为粘合剂及燃烧剂，还可以采用PS、PU等材料。目前，大多数复合推进剂采用的还是HTPB作为粘合剂。
（3）增塑剂
增塑剂一般为液体材料，其相对分子质量低，不易挥发及发生反应，能够渗透到聚合物链中，从而软化聚合物基质使其更柔韧，有效改善聚合物的力学性能。在复合推进剂中，最常用的增塑剂是硝化甘油，但其危险性较高，在摩擦或高温情况下极易发生爆炸。
（4）金属燃料
金属燃料能量密度大，燃烧热值高，耗氧量低[3]。常用的金属燃烧剂有B、Mg、Al、Ni、Zr、Ti等材料。
（5）其他组分
为了提高复合推进剂的各项性能，有时还会在推进剂中加入键合剂、固化剂、抗氧化剂及燃速改良剂等。
1.1.2 硼粉的理化性质
为了改善硼粉的燃烧性能，就要了解硼粉及其氧化物的性质，并与其它金属及氧化物进行对比，结果见表1.1和表1.2[4,5]。
硼元素的原子序数为5，相对原子质量为10.811，熔点约2074℃，沸点2550℃，密度为2.34g/cm3，硬度仅次于金刚石，较脆。单质硼是黑色或深棕色的粉末，在空气中发生氧化时由于在表面形成氧化硼薄膜，进而阻止内部的硼继续氧化。硼粉除了可以作为燃料添加剂用于制备烟火、炸药、推进剂外，还可以广泛应用于化工原料矿物、机械、电器、核工业、医药、农业、冶金、建材等众多领域。
结合表1.1和表1.2[4,5]可以看出，硼、铝、镁燃烧时特点不同。可以总结为以下几点：（1）从能量上看，硼的能量最大，镁的能量最小；（2）从燃烧上看，硼的燃烧最困难，同时耗氧量最大；（3）从密度上看，铝的密度最大，镁的密度最小；（4）从熔点上看，硼的熔点最高，达到了2074℃；（5）从蒸发热上看，硼的蒸发热最高，达到了535.81 kJ/mol；（6）从耗氧量上看，硼的耗氧量是最大的；（6）从燃烧热方面看，硼的质量热值及体积热值都很大；（7）从氧化物方面看，氧化物熔点和沸点最低的都是是氧化硼。