AlH3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响

为了研究AlH_3对固体推进剂安全性能及成药性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同批次AlH_3的表面形貌,使用激光粒度分析仪测试了不同批次AlH_3的颗粒粒度,利用落锤撞击感度仪测试了含不同批次AlH_3固体推进剂的撞击感度。结果表明,不同批次AlH_3的表面形貌差异很大,即不同批次AlH_3的品质不同; AlH_3的品质影响AlH_3固体推进剂的安全性能,而AlH_3的粒度则在一定程度上影响着AlH_3固体推进剂的成药性能。     

AlH_3热分解释氢机理研究进展

三氢化铝(AlH_3)作为一种潜在的储氢量高和能量密度大的储氢介质,可广泛用于固体或混合火箭推进器,炸药和低温燃料电池等领域。介绍了AlH_3用于固体推进剂高能燃料的应用价值,指出了目前阻碍其在固体推进剂中广泛使用的因素。为了研究AlH_3的热分解释氢特性和机理,综述了热分解释氢的热力学和动力学特性、微观释氢机理、释氢影响因素(氧化层、粒径、晶型、加热速率、热解气氛、球磨和掺杂等)以及各种稳定化改性方法(表面钝化法、表面包覆法等)等方面的研究进展;重点介绍了不同晶型的热分解释氢特性和其释氢影响因素,并指出了AlH_3作为高能储氢材料亟需解决的问题和研究方向:深入研究释氢及氧化机理,提出更加高效的改性调控方法;寻找实现AlH_3循环利用的有效途径。     

固相真空转晶法制备α-AlH3及其稳定化

AlH_3由于其极高氢含量和潜在的应用价值而得到了国内外广泛的关注,然而,现有的α-AlH_3制备工艺复杂、成本高及长期稳定性能差等问题,而限制了其广泛研究与应用。采用固态真空转晶法制备晶型单一、高品质的α-AlH_3。而后采用小分子化合物对α-AlH_3进行包覆实验,并通过X射线衍射、电子顺磁共振仪、热失重差热分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜证实包覆成功。对包覆前后的α-AlH_3在室温和90%湿度条件下进行稳定性对比实验,结果表明,未包覆的α-AlH_3在10 d后即分解,而包覆后的α-AlH_3在16 d后仍保持很好的稳定性。该技术摒弃高毒甲苯溶液转晶行为,兼具成本低和连续化工业生产的优点,为α-AlH_3的规模化生产和长期贮存提供了新的思路。     

苄氯法合成α-AlH3及其表征

在乙醚-甲苯混合溶剂中,苄基氯和LiAlH4反应生成AlH3乙醚络合物。此络合物在甲苯介质中脱醚得到α-AlH3。通过X射线衍射、元素分析、扫描电镜及热分析,对样品进行表征。测试结果表明,此方法得到的α-AlH3晶体纯度高,Cl含量低,形貌完整,颗粒均匀,产物的热力学性能优良。     

三氢化铝的氧化石墨稀包覆降感技术

采用原位自组装法和溶剂-反溶剂法两种不同的工艺,选用不同C/O质量比的氧化石墨烯(GO),对α-AlH_3进行了包覆。包覆样品的X射线衍射和傅里叶红外光谱结构表征表明,包覆前后α-AlH_3的晶型保持不变。采用机械撞击感度测试和扫描电镜,研究了包覆工艺对样品降感效果的影响关系。通过比较发现,溶剂-反溶剂法工艺制备的样品机械撞击感度要比原位自组装法的低。在所选GO中,以GO-3为包覆剂,采用溶剂-反溶剂法工艺制备得到的含AlH_3推进剂药浆的机械撞击感度最低,药浆50%爆炸的临界撞击能由7.3 J提高到11.7 J。     

端羟基PTHF-PEO-PTHF嵌段共聚醚的合成与表征

以大分子聚乙二醇为引发剂(起始剂),三氟化硼乙醚络合物为催化剂,在少量环氧丙烷助开环的条件下,四氢呋喃发生阳离子开环聚合,直接在聚乙二醇的两端接上了聚四氢呋喃醚链段,从而制备出了一种全新结构的PTHF-PEOPTHF端羟基三嵌段共聚醚.通过红外光谱和核磁共振1H-NMR对产物进行了表征,并通过DSC和凝胶渗透色谱时产物...     

X射线衍射法定量分析α-AlH_3晶型纯度

建立了X射线粉末衍射(XRD)内标法定量分析Al H3粉末中α晶型含量的方法。确定了以硅粉为内标物,并研究了不同混合方法对测试结果的影响。结果表明,以研磨法混合,且研磨混合30 min既能将硅粉和Al H3充分混合均匀,同时也不会产生晶体择优取向影响测试结果。该方法的相对标准偏差小于2%,可满足实际应用要求。     

两种喷雾结晶法制备超细CL-20

采用压缩空气式喷雾蒸发法和压缩空气式喷雾结晶法,制备了不同粒径的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)超细颗粒。通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)测试,对样品的形貌、颗粒和晶型进行了表征。采用差示扫描量热法(DSC),对其热安定性进行了测试和分析;采用Kissinger公式和Zhang-Hu-Xie-Li热爆炸临界温度计算式,对样品的表观活化能和热爆炸临界温度进行了计算。超细CL-20的机械感度根据GJB 772A—97方法测试得到。结果表明,两种喷雾法制备出的CL-20颗粒粒径在300 nm和800 nm左右,晶型分别为β型和ε型。两种超细CL-20热爆炸临界温度分别为228.24℃和233.18℃。此外,两种超细CL-20的撞击感度相比原料明显降低。     

球磨时间对Fe_2O_3/Al纳米复合材料性能的影响

采用高能球磨法制备了Fe2O3/Al纳米复合粉末,并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)以及热分析仪(TGA/DSC)等分析测试手段,系统研究了球磨时间对复合粉末相结构、组织形貌以及热性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,微米Fe2O3团聚体逐渐进入Al颗粒中,呈均匀弥散分布,且Al晶粒尺寸不断细化。当球磨时间为20 h时,Al粉已均匀分布到微米Fe2O3颗粒表面,球磨引起的晶粒长大与晶粒尺寸减小处于动态平衡,此时铝热反应热焓达到最高。球磨时间大于20 h时,所制备得到的复合粉末热焓反而降低,且易团聚。     

超细硝基胍的制备及其性能研究

采用机械法制备了超细NQ颗粒,并应用粒度仪检测其粒度分布,扫描电子显微镜观察其颗粒形貌和大小;采用红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射及电感耦合等离子体发射光谱仪检测其成分,并分析了其晶型和纯度;运用TG-DSC热分析仪表征了其热分解特性,同时对机械性能进行了分析表征。结果表明,制备的超细NQ粒径分布在300 nm左右,呈颗粒状,晶型更加完整,产品纯度高。与原料相比,超细NQ的感度没有增加,都为0,其热分解峰温和表观活化能均有所升高,稳定性良好,具有良好的应用前景。     

沉积位置对LPCVD SiC涂层微观结构的影响

采用低压化学气相沉积法( LPCVD)在炭纤维表面制备了SiC涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对不同沉积位置SiC涂层的微观形貌和晶体结构进行了表征。 SEM结果表明,沿气流方向,涂层表面逐渐致密和均匀;SiC涂层为多层结构,这种多层结构的形成可能是由于反应中产生的HCl气体吸附在表面反应活性点,从而通过活性点的阻塞机制来阻止SiC晶粒的生长。 XRD结果表明,制备的涂层中存在自由碳,各位置处的SiC晶体在(111)晶面存在择优取向,且沿气流方向(111)晶面的取向性逐渐减弱,(220)和(311)晶面的取向性逐渐增加。拉曼光谱低段频谱(200~600 cm-1)的出现表明CVD涂层中存在一定的缺陷。     

固体推进剂用有机硅烷类键合剂的制备及性能研究

将3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷,聚乙二醇于65℃进行反应,得到硅烷键合剂BAG-ZD,用FT-IR对反应程度进行跟踪,研究了反应时间、催化剂等对反应的影响程度。结果表明,加入0.1%的二月桂酸二丁基锡,在65℃左右反应3 h时效果最好;对BAG-ZD和WD50(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)进行了水解对比实验,通过电导率的变化对水解反应程度进行了分析,BAG-ZD的水解时间比WD50慢210 min; NEPE药浆吸附试验表明,BAG-ZD能有效作用到AlH_3表面,且均匀分布;单向拉伸试验结果表明,加入BAG-ZD后,推进剂的拉伸强度和最大伸长率均提高了40%左右。     

高温处理对PCS裂解SiC基体的微晶形态及C/C-SiC材料性能的影响

采用聚碳硅烷(PCS)作为先驱体,通过浸渍裂解法制备C/C-SiC材料,分别经过1 400、1 500、1 600℃高温处理,研究了不同处理温度对SiC基体的微晶形态及C/C-SiC材料力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明,3种处理温度下,SiC的晶型主要为β-SiC。温度升高,晶粒尺寸增大,1 500℃以后生长速度减缓;SiC微晶优先沿着(111)晶面生长,(220)和(311)晶面的生长取向逐渐增加。处理温度升高,C/C-SiC材料的弯曲强度和剪切强度不断下降。1 400℃处理后,C/C-SiC材料的断裂方式呈现出非常明显的韧性断裂。C/C-SiC材料在1 500℃静态空气中的氧化失重率随高温处理温度的升高而逐渐增大,氧化程度越来越严重,断面典型区域的氧化形貌由"尖笋状"成为"梭形"。     

基于Mn3+浓度和形貌控制的高性能LiNi0.5Mn1.5O4正极材料

为了改善高电压镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4)材料的电化学性能,提出利用退火热处理过程调控Mn~(3+)含量和材料形貌来制备LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料。LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的电性能是材料结构、形貌等多因素影响的结果。退火热处理有助于Mn~(3+)氧化成Mn~(4+),实现Mn~(3+)含量调控。退火后材料的空间结构由Fd3m向P4_332转变,且具有微米级多面体形貌,有效提高了循环稳定性和放电平台。研究表明:700℃退火保温15 h合成的材料在20 C下具有118 mAh·g~(-1)放电比容量,循环100次容量保持率提高到92.8%。因此,通过优化Mn~(3+)含量、控制材料形貌可以实现高性能LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料制备。     

二炔丙基双酚A醚聚合物的非等温热分解过程

利用热重-微分热重技术研究了二炔丙基双酚A醚聚合物(PDPEBA)在氮气气氛中的非等温热分解过程,探讨了聚合物在不同升温速率下的热分解机理,并采用2种模型法和5种非模型法对二炔丙基双酚A醚聚合物热分解动力学三因子(E、A、f(a))进行计算。结果表明,7种方法计算所得平均活化能及指前因子分别为E=176.30 k J/mol,lg A=10.43s-1;聚合物热分解阶段符合三维扩散机理,其对应的机理微分函数为f(α)=32(1-α)43×(1-α)-1[-3/1]-1,积分函数为g(α)=(1-α)-1[-3/1]2。     

三维连通网状SiC/Zr基非晶复合材料的组织与性能

以多孔SiC陶瓷为增强体,采用压力-浸渗-快凝法制备了三维连通网状SiC增强Zr基非晶复合材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDXA)研究了预制体和复合材料的相组成和原始显微组织、界面形貌及断口形貌,探讨了网络结构陶瓷预制体的特性对复合材料组织的影响,以及复合材料中的界面对其力学性能的影响。结果表明,陶瓷预制体与Zr非晶复合后形成了具有双连续相的网络交叉结构,复合材料中陶瓷与非晶合金的界面处存在增强体成分Si与基体成分Zr之间相互扩散的扩散层,该扩散层厚度为1μm左右,界面结合机制主要为扩散结合和机械结合,适中的界面强度兼顾了复合材料的强度和韧性;增强体的断裂是复合材料断裂的主要机制,非晶合金发生粘性流动,在裂纹的扩展中起到了桥接的作用。     

GAP-NG-BTTN粘合剂中CL-20和HMX“溶解-共晶”机理研究

针对CL-20、HMX在GAP-NG-BTTN粘合剂中生成CL-20/HMX共晶的现象,采用HPLC法测定不同温度下ε-CL-20和β-HMX晶体在GAP-NG-BTTN粘合剂中的溶解度,并对溶解度测试试验后的CL-20和XRD进行了晶型和形貌表征;采用原位XRD表征了ε-CL-20和β-HMX及其混合物在高能粘合剂中的晶型变化,提出了CL-20和HMX在硝酸酯粘合剂中的"溶解-共晶"机理。结果表明,ε-CL-20和β-HMX在GAP-NG-BTTN粘合剂中具有一定的溶解度,单一的ε-CL-20或β-HMX纯品在GAP-NG-BTTN粘合剂中达到溶解平衡时CL-20和HMX的晶型和形貌均未发生任何变化;在ε-CL-20/β-HMX/GAP-NG-BTTN体系中,由于CL-20和HMX分子之间存在强烈相互作用,使得CL-20和HMX分子相结合而生成CL-20/HMX共晶,其从溶剂体系中析出,破坏了溶解平衡从而形成"溶解-共晶-析出-溶解"的循环过程。     

氧化石墨烯辅助低温液相法合成石榴石型固体电解质

固态锂电池有望解决传统锂离子电池的安全性问题,并且能实现更高能量密度。作为具有应用前景的石榴石型固体电解质材料,其纳米粉体的制备技术研究具有重要意义。针对石榴石型固体电解质纳米粉体存在合成温度高、粉体团聚、粉体颗粒尺寸大等关键问题,提出了一种氧化石墨烯辅助的低温液相法合成石榴石型固体电解质的技术策略。该策略的主要思想是首先利用氧化石墨烯表面带有负电荷的特性,吸附石榴石金属阳离子,避免多分散聚集体的形成;然后再利用氧化石墨烯纳米片的物理分隔,在低温合成条件下,实现分散性较好的石榴石型固体电解质纳米粉体的制备。实验中,以氧化石墨烯作为模板材料,结合化学共沉淀方法,制备了石榴石型锂离子固体电解质材料。系统研究了煅烧温度、氧化石墨烯含量、煅烧气氛等对石榴石型固体电解质制备的影响。实验结果表明:当氧化石墨烯的最佳添加量为1%时,可以在较低温度(650℃)下获得单一石榴石立方相的固体电解质材料Li_(6.5)Mg_(0.05)La_3Zr_(1.6)Ta_(0.4)O_(12)。继而对比研究了添加1%氧化石墨烯与未添加氧化石墨烯对石榴石型固体电解质纳米粉体形貌及尺寸的影响,揭示了氧化石墨烯纳米片在石榴石型固体电解质纳米粉体制备中的积极作用。固体电解质烧结片的室温离子电导率约为2.5×10~(-4)S·cm~(-1),为其在固态锂电池中的应用打下了基础。     

PBT基叠氮型聚氨酯弹性体的形态结构与微相分离

以3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)为软段,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,4-丁二醇(BDO)和丙三醇为硬段制备了一系列PBT叠氮型聚氨酯弹性体。采用红外光谱法(FTIR)表征了弹性体的结构和氢键化程度,结果表明PBT叠氮聚氨酯弹性体中大部分的氨基形成了氢键,且随着硬段含量的增加,形成氢键的羰基分数增加。当硬段含量为35%时,PBT/TDI/BDO和PBT/TDI/BDO/Glycerol体系的氢键化程度分别增加到80%和82%。采用流变法测定了不同硬段含量叠氮型聚氨酯弹性体的玻璃化转变温度,建立了PBT/TDI/BDO叠氮型聚氨酯弹性体微相分离程度的定量方程,并以此来评估该弹性体的微相分离程度。     

含DNTF改性双基推进剂的晶析

采用扫描电镜研究了影响含DNTF改性双基推进剂晶析的因素,并对抑制晶析的方法进行了探索。结果表明,随配方中DNTF含量增加,推进剂表面的晶析量先增加、后减少。随配方中溶棉比的降低,推进剂表面的晶析量减少。以NG和以三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)为溶剂时,推进剂均会出现明显的晶析现象。采用3%NC的丙酮溶液涂覆,可明显减少晶析量;在推进剂配方中,加入少量聚合物BA可完全抑制晶析。