[導讀]: 二茂鐵(二聚環戊二烯鐵)具有顯著的熱安定性,因此已被用來作為高溫潤滑劑的基礎油。引入烷基、硅氧烷基、與三烷基甲硅烷基取代物可以得到液體產品。這些二茂鐵衍生物的液相溫度范圍很寬,其熔點...
二茂鐵(二聚環戊二烯鐵)具有顯著的熱安定性,因此已被用來作為高溫潤滑劑的基礎油。引入烷基、硅氧烷基、與三烷基甲硅烷基取代物可以得到液體產品。這些二茂鐵衍生物的液相溫度范圍很寬,其熔點通常低于-75°C其粘溫性能優良,薄膜潤滑性能是好的;然而,其熱分解溫度比二茂鐵本身大約要低1000°C左右。氧化能導致粘度的急劇下降。
幾種曾經作為高溫潤滑油進行研究的二茂鐵衍生物的性質見下表
依據二茂鐵類燃燒催化劑分子中取代基團的特征,大致分為四種類型:①增塑型二茂鐵衍生物;②黏合劑型二茂鐵衍生物;③共固化型二茂鐵衍生物;④含能二茂鐵衍生物。
增塑型二茂鐵衍生物主要包括二茂鐵的烷基、酯基或酰基等的單雙取代衍生物,如NBF、TBF就屬于這一類。這類二茂鐵衍生物,不但能提高推進劑的燃速,還能改善推進劑的力學性能和工藝性能。但此類衍生物碳鏈較短,在推進劑的貯存過程存在明顯的遷移和揮發現象。
為了克服增塑型單核二茂鐵衍生物的缺點,人們合成了多種雙核二茂鐵類化合物。由于其分子量大、含鐵量高,具有低揮發性和低遷移性的特點,正逐步取代單核二茂鐵類化合物。典型的有德國威巴集團公司( VEBAGROUP)下屬的威巴石油有限公司( VEBAOELAG)布魯多廠( PLUTo)生產的復合固體推進劑的高效燃燒催化劑雙核二二茂鐵衍生物卡托辛( Catocene, 2,2-雙(乙基二茂鐵)丙烷), BBFPr (2,2-雙(丁基二茂鐵)丙烷)和BBFPe (1,1-雙(丁基二茂鐵)戊烷)(圖1)等。
Catocene , BBFPr, BBFPe和法國火**協會開發的Butacene(圖2)是4種公認的高效二茂鐵衍生物。其中Catocene是商品化的廣泛使用的二茂鐵類燃燒催化劑,室溫下為液體,鐵含量高,能較大地提高推進劑的綜合性能。但Catocene也不能完全解決這類催化劑易遷移、易氧化及推進劑使用壽命短的問題。
為了推動我國丁羥推進劑的發展,使其燃速調節系列化,我國在20世紀80年代研制了4種新的增塑型高效燃燒催化劑,即二茂鐵類的RF,FBB和CFP,以及碳硼烷類的NHC。它們可使丁羥推進劑的燃速在10~100mm/s(6.86~9.8MPa)任意調節,并且具有良好的綜合性能。在二茂鐵類催化劑中, GFP、FBB和RF具有比叔丁基二茂鐵TBF低得多的揮發性和遷移性,可替代后者而用于工程化推進劑配方中。
特別是GFP的理化性質完全達到美國軍標MILC 85493(AS)的規格要求,其性能類似于國外的卡托辛催化劑,適用于研制30~76mm/s(6. 86MPa)高燃速丁羥推進劑,而且具有較低的壓力指數。RF和FBB適用于研制30mm/s以下的丁羥推進劑。此外,它們合成較簡便,價格較便宜。
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