杯芳烃抗氧剂在高密度碳氢燃料JP-10中的抗氧化性能研究

高密度吸热型碳氢燃料在热、催化等作用下会与溶解氧发生氧化反应,导致使用性能降低,进而威胁飞行安全。杯芳烃在与常用的酚类抗氧剂分子结构相似的前提下,拥有更好的热稳定性,可以在苛刻的工作环境中对燃料起到抗氧化作用。本实验合成了具有油溶性的C-十一烷基间苯二酚杯[4]芳烃(C_(11)-C[4]R),考察其在高密度碳氢燃料JP-10中的抗氧化性能,并与商用抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(L-1010)和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(L-1076)等的抗氧化效果进行对比。高压差示扫描量热仪(PDSC)评价结果显示,四种抗氧化剂的效果排序为:C_(11)-C[4]R>BHT>L-1010>L-1076。还采用静态釜加速氧化法研究了JP-10的氧化反应历程,提出了C_(11)-C[4]R在JP-10中的抗氧化机理。

杯芳烃添加剂对模型碳氢燃料热化学过程的调控

吸热型碳氢燃料是服务于高超声速飞行器的新型燃料,在执行换热过程中受热会发生氧化沉积和裂解结焦,降低燃料的使用性能。杯芳烃与受阻酚类抗氧剂结构相似,且热稳定性好,更适宜在高温条件下作为抗氧剂使用。本文以间苯二酚为单体,合成了C-十一烷基间杯[4]芳烃(C_(11)-C[4]R)并进行TG表征,结果显示C_(11)-C[4]R起始失重温度较BHT提高了近170℃。静态加速氧化实验结果证实,C_(11)-C[4]R对模型燃料异辛烷氧化过程具有优秀的调控能力。在3.0 MPa,600~700℃条件下,评价了C_(11)-C[4]R对模型燃料的抗结焦性能,结果表明,在700℃实验条件下,C_(11)-C[4]R可将模型燃料的结焦量降低87%。

吸热型碳氢燃料热稳定添加剂研究进展

吸热型碳氢燃料在储存、运输、换热等过程中受到热、溶解氧、催化等作用,会发生氧化沉积和裂解结焦。燃料的这种热稳定问题严重影响其使用性能,为此人们开发了多种抑制燃料热沉积的技术,其中热稳定添加剂的应用最广。综述了国内外为解决吸热型碳氢燃料热稳定问题而开发的多种添加剂,对用于抑制燃料氧化、裂解2个不同阶段热沉积过程的添加剂进行了分类阐述,整理归纳不同添加剂作用于燃料的科学信息,希望为吸热型碳氢燃料添加剂的发展和燃料热稳定性能的改善提供思路。

面向吸热型碳氢燃料结焦抑制的冷却通道研究进展

吸热型碳氢燃料在解决飞行器热管理问题中展现出巨大的应用潜力,但其在高温裂解过程中不可避免地会产生结焦,需要通过改变燃料组成、使用添加剂或处理冷却通道等结焦抑制技术来减少结焦。本文着重综述不同结构、材料组成和表面处理的冷却通道对抑制碳氢燃料结焦的作用,主要体现在:优化冷却通道结构,改善燃料流动状态,可以提高传热效率,减少结焦;调控基底材料组成,降低催化生焦活性,有利于结焦抑制;通过机械抛光、涂层和预氧化等表面处理方法,覆盖金属表面催化活性位点,降低焦炭前驱体与催化位点接触概率,达到抑制催化结焦的目的。同时,给出了优化结构设计、开发新型材料以及联用多种表面改性技术等方向的建议,期望为吸热型碳氢燃料的工程应用提供一定参考。