新型二氰胺类自燃离子液体的合成及性质研究

发布时间：2017-12-03 18:24

  本文关键词：新型二氰胺类自燃离子液体的合成及性质研究

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【摘要】：自燃推进剂作为一类化学点火的液体推进剂,可简化发动机设计及实现万次无故障点火,是火箭及太空飞行器的重要动力,已成为航空航天领域主要研究方向。近年来,自燃离子液体显示出了良好的热稳定性和燃烧性能,具有替代传统推进剂燃料(肼及其衍生物)的应用潜能,受到含能材料科技工作者的广泛关注。本论文以四甲基乙二胺和三甲胺硼烷络合物为反应底物,设计合成了4种四甲基乙二胺类和10种双(R-基咪唑)硼烷类自燃离子液体。通过1H和13C NMR、IR和元素分析(或高分辨质谱)综合表征,确认了所得离子液体的结构;通过密度、粘度、热稳定性、点火性能测试及相关计算,系统表征了离子液体的结构-物性关系。对于四种四甲基乙二胺类离子液体,计算模拟的振动光谱与实验相符,为离子液体结构确认提供了理论支撑。阳离子烷基侧链对离子液体性质有显著影响,呈现规律性。该类离子液体热稳定性好,分解温度均在200oC以上,生成焓在85.1~154.4 kJ·mol-1之间。其中,2-(二甲基胺)-N,N,N-三甲基乙二胺二氰胺的燃烧性能较好,点火延迟时间84 ms,比冲158 s。对于十种双(R-基咪唑)硼烷类离子液体,阳离子的烃基侧链对离子液体性质也有规律性的影响。该类离子液体密度在1.04~1.27 g·cm-3之间,生成焓在12.4~484.9kJ·mol-1之间,分解活化能在74.72~130.82 kJ·mol-1之间。其中,双(烯丙基咪唑)硼烷二氰胺的燃烧性能较好,点火延迟时间18 ms,比冲176.7 s。设计合成的离子液体在一定程度上显示出良好的自燃燃料特性,是肼及其衍生物的潜在替代产品。2-(二甲基胺)-N,N,N-三甲基乙二胺二氰胺和双(烯丙基咪唑)硼烷二氰胺具有良好的综合性能,有望成为双组元自燃推进剂的绿色燃料。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V511

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本文编号：1249623