火箭的设计及制造是航空航天和国防工业重要的研究领域之一。许多火箭装备复合固体推进剂来为火箭推进提供动力。目前，研究者大多将端羟基聚丁二烯(HTPB)和高氯酸铵(AP)作为复合固体推进剂中的主要组分。火箭弹道设计最重要的影响因素是推进剂的燃烧速率。复合固体推进剂应具有优异的低压燃烧性能和稳定的燃烧速率，而获得这种特性的最佳途径便是向复合固体推进剂中添加燃速催化剂(BRCs)。其有助于稳定燃烧速率，消除初级烟雾，并有效降低推进剂对温度和压力的敏感性。
　　微观分布均匀性、优异的可燃性及与有机粘合剂的高相容性赋予二茂铁基衍生物较高的催化活性。因此，二茂铁基衍生物是目前AP基复合固体推进剂中最有效且应用最广泛的BRCs。然而，小分子二茂铁基衍生物却有一些固有缺陷。例如，其在长期存储过程中易迁移到固体推进剂表面，BRCs的迁移会形成高度敏感的边界层，使得推进剂燃烧不均匀，并降低其抗老化的能力。此外，BRCs的迁移还会增加推进剂对压力和温度的机械敏感性，并改变推进剂的设计燃烧参数。为克服这些迁移问题，研究者们致力于改进二茂铁基BRCs。二茂铁基BRCs的迁移问题可通过延长二茂铁环上碳链的长度、引入可使二茂铁基BRCs更为极性的氧和氮等极性元素、在二茂铁环中引入可反应性基团（例如环氧化物、OH、NH2、NCO等）、在二茂铁环中引入无机基团及合成高分子量的二茂铁基树枝状聚合物等方式解决。本文合成了不同的二茂铁基BRCs，并发现二茂铁基BRCs中氧和氮的存在可使它们呈现极性状态，这会加大二茂铁基BRCs与AP之间的相互作用。在合成的二茂铁基BRCs中，形成的强氢键和偶极-偶极相互作用赋予了其优异的抗迁移性能。同时，这些二茂铁基BRCs对AP的热降解具有高的催化作用。
　　1)合成了二茂铁基对苯二酚类化合物(HQ-Fcs)并将其作为BRCs。利用核磁共振(1H NMR)和傅立叶变换红外(FT-IR)光谱对HQ-Fcs的结构进行了表征。并通过循环伏安法(CV)对其电化学性能进行了测定。CV结果表明，HQ-Fcs具有良好的电化学性能。抗迁移研究表明，HQ-Fcs的迁移速率较最常用的二茂铁基燃速催化剂2，2-二（乙基二茂铁基）丙烷（卡托辛）更为缓慢。利用热重法(TG)和微商热重法(DTG)探究了HQ-Fcs对AP热分解的催化作用。TG-DTG分析表明，这些HQ-Fcs对AP的热降解表现出高的催化活性。
　　2)合成了二茂铁基氨基吡啶(AP-Fcs)和氨基噻唑化合物(AT-Fcs)。通过1H NMR和FT-IR光谱证实了AP-Fcs和AT-Fcs的成功合成。并通过CV分析了AP-Fcs和AT-Fcs的电化学性能。所有二茂铁基化合物均显示出较好的氧化还原能力。并发现AP-Fcs和AT-Fcs的抗迁移性优于}托辛和二茂铁。利用TG和DTG技术探究了AP-Fcs和AT-Fcs在AP热分解过程的热稳定性和催化性能。结果表明，所合成的化合物均表现出热稳定性，并对AP的热分解具有高的催化活性。
　　3)利用FHEMA和GMA的自由基聚合反应，合成三种不同的聚（2-（甲基丙烯酰氧基）乙基二茂铁羧酸酯.甲基丙烯酸缩水甘油酯）共聚物(P(FHEMA-co-GMA)s)。通过1H NMR和FT-IR光谱证实了P(FHEMA-co-GMA)s的成功合成，并利用CV分析了P(FHEMA-co-GMA)s的电化学性能。CV结果表明，P(FHEMA-co-GMA)s具有氧化还原特性，且该过程在所研究的扫描速率范围内受扩散控制。并发现P(FHEMA-co-GMA)s的抗迁移性能非常优异。此外，还利用TG和DTG技术探究了P(FHEMA-co-GMA)s对AP热降解过程的催化作用及其燃速催化活性。结果表明，这些共聚物对AP的热分解具有优异的催化活性。
　　4)合成了一系列聚（2-（甲基丙烯酰氧基）乙基二茂铁羧酸酯-co-甲基丙烯酸）(P(FHEMA-co-MAA)s)共聚物。通过1H NMR和FT-IR光谱证实了P(FHEMA-co-MAA)s的结构。利用CV研究了P(FHEMA-co-MAA)s的电化学性能。CV结果表明P(FHEMA-co-MAA)s具有很好的氧化还原性能。此外还观察到CV曲线形状和峰值均受溶剂极性的影响。抗迁移试验表明，P(FHEMA-co-MAA)s的抗迁移性能比二茂铁和卡托辛更加优异。此外，P(FHEMA-co-MAA)s对AP的热分解具有良好的催化活性。