纳米结构铜铬氧化物的制备及在推进剂中的催化作用

为探索纳米催化剂的分散技术，设计并制备了由惰性组分和纳米颗粒铜铬氧化物（CC）组成的一种纳米结构催化剂（ns-CC）。研究了铜铬氧化物前驱体铬酸铜铵（CAC）的热解条件对纳米结构催化剂中CC晶粒尺寸的影响。XRD分析结合TEM观察表明升温速率增大，粒径变小，但保温时间在一定范围内对晶粒的影响不明显。ns-CC对AP催化热分解结果显示加入少量的ns—CC使AP的高温分解峰温提前95℃，且大幅增加AP的表观放热量。在RDX／AP／Al／HTPB推进剂中，添加0．5％的ns—CC和普通CC时，6MPa下燃速由基础配方的6．31mm/s分别提高到8．82和8．69mm／s，4～10MPa范围内压力指数由基础配方的0．35分别升高到0．38和0．49。初步研究表明，ns-CC是一种具有较大潜力的值得深入研究的推进剂燃烧催化剂。     

新型高燃速推进剂的催化燃烧性能

研究了有机酸铅盐、有机酸铜盐、铜铬氧化物、铁化合物不同组合作为催化剂对新型复合改性双基高燃速推进剂燃烧性能的影响。发现新型的铅铁络合物与铜铬氧化物组合是一种高效的催化剂组合。在配方中添加3%的组合催化剂,可使该新型高燃速推进剂燃速(9.81 MPa)从48.78 mm/s(空白配方燃速)提高到56.66 mm/s,9.81~19.62 MPa区间内的压力指数从0.676下降到0.576。用差热分析研究了铅铁络合物和铜铬氧化物及其复合对双基粘结体系(NC NG TEGDN)和AP热分解的影响,结果表明,复合催化剂可使双基粘结体系分解峰温提前4.94℃,使AP高温分解峰温提前119.08℃,放热量从144.97 J/g增大到1 180 J/g。     

亚铁氰酸过渡金属络合物燃速催化剂的合成和催化作用的研究

作者合成了亚铁氰酸(HC)、亚铁氰酸铜(Ⅱ)(FC)、亚铁氰酸四-(乙二胺)络铜(Ⅱ)(FCE)、亚铁氰酸四-(乙二胺)络钴(Ⅱ)(FCC)和亚铁氰酸四-(乙二胺)络镍(Ⅱ)(FCN)等一系列亚铁氰酸过渡金属络合物燃速催化剂,并用差热分析(DTA)研究了它们对过氯酸铵(AP)热分解催化作用;且进而研究了它们对聚醚聚氨酯(PU)复合固体推进剂燃速的催化作用.研究结果表明FC、FCE和FCC对AP热分解比铜铬氧化物(CC)只有更高的催化活性;FCE、FCC和FCN对PU推进剂具有较高的燃速催化活性;这类络合物中过渡金属离子对PU推进剂的燃速催化活性次序与对AP热分解的催化活性次序基本一致,均为:Cu~(++)>Co~(++)>Ni~(++);其中含铜络合物FC和FCE是二种具有较高催化活性的燃速催化剂.     

催化剂及加入方法对HTPB复合推进剂燃烧性能的影响

通过热重分析(TG),差热分析(DTA)、高压差热分析(HPDTA),对三种催化剂(亚铬酸铜C,C、铜的有机络合物TP和铜、铬、铅盐的混合物TX)、催化剂和胶的混合物、催化剂和高氯酸铵(AP)的混合物、催化剂与AP的共同结晶物(简称共晶)的热解特性进行了研究.还对配方相同,仅催化剂加入方法不同的HTPB推进剂及不同部位、不同方法加入催化剂的AP-HTPB夹心件作了燃速测试.实验研究的结果表明:三种催化剂对AP的凝相放热反应均有加速催化作用:在AP结晶中加入催化剂的催化效率高于以混合方法加入催化剂的催化效率,进而对其机理作了探讨.     

纳米金属和复合金属粉对AP/HTPB推进剂热分解的影响

用热分析法(DTA)研究了纳米金属和复合金属粉(Cu,N i,A l,N iCu,N iCuB,N iB)对AP/HTPB推进剂热分解的影响。结果表明,纳米金属和复合金属粉对HTPB推进剂的热分解具有明显的催化作用。纳米铜粉使AP/HTPB推进剂的低温和高温热分解温度分别降低了51.6℃和33.6℃,DTA表观分解热增大为3.7kJ.g-1,催化效果十分显著。纳米铜粉和含铜的纳米复合金属粉(N iCu和N iCuB)的催化效果强于其他纳米金属粉。纳米金属粉主要通过催化AP/HTPB推进剂中AP的热分解,表现出对HTPB推进剂具有较好的催化效果。     

固体推进剂燃烧催化原理分析

本文从各类固体推进剂燃烧的火焰结构比较出发,寻找燃烧反应中慢速因子反应的决速步骤。介绍了半导电性氧化物,无机与有机酸盐,络合配位化合物,与二茂铁类衍生物对固体推进剂燃烧催化原理。也介绍催化剂组合协同效应。由此引出探索更理想催化剂分子结构的技术途径。     

NEPE中铅盐催化剂活性物质的损失

为探求铅盐在NEPE推进剂中催化效果不明显的原因，从推进剂的组成特点及铅盐催化活性物质的作用部位出发，经热力学计算与分析表明，在NEPE推进剂中，铅盐分解产生的催化活性物质与能与Al及AP的分解产物HCl，Cl2等发生反应，生成无催化作用的非活性物质PbCl2,引起Pb与PbO的损耗，导致铅盐在NEPE推进剂中催化效果下降，若适量添加与HCl更易反应的氧化物，可减轻Pb与PbO的过多损耗，达到改善铅盐催化效果的目的。     

TMO复合催化剂对AP推进剂燃速催化作用研究

系统地考察了4种TMO催化剂(CuO、Fe₂O₃、Co₂O₃和Cr₂O₃)及其等质量比(1∶1)的6种TMO复合催化剂对AP/HTPB和AP/Al/HTPB两类复合固体推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明, TMO复合催化剂对推进剂燃速的影响可分为正协同效应、无协同效应和负协同效应3类;具有正协同效应的TMO复合催化剂提高燃速效果最佳, TMO复合催化剂对AP复合推进剂燃速的影响取决于推进剂的种类, 协同效应的类属和单一TMO催化剂的催化活性。      

含铜有机络合物在丁羟推进剂中的作用过程初步探索

通过常压热重法、高压差热分析、夹心件中断熄火燃烧实验及SEM观察和XPS分析等多种实验观测手段,初步研究了一种能有效地降低HTPB/AP复合推进剂压强指数的含铜有机络合物(TP)的作用过程。研究表明,TP通过促进氧化剂AP的高温分解过程促进推进剂的燃速;TP的作用效果与这种化合物的耐热性和燃烧过程中各种产物的性质有关。对典型催化剂TP的研究结果为筛选燃速催化剂和进一步研究燃速催化机理提供了分析的依据。     

两种新型含铜催化剂对RDX／AP催化热分解的研究

通过热分解试验，系统地研究了两种新型含铜催化剂对ＲＤＸ，ＡＰ，ＲＤＸ／ＡＰ的催化作用，由热分析图谱及动力学计算结果可以看出：ＹＢ对ＡＰ，ＱＣ对ＲＤＸ及ＹＢ＋ＱＣ对ＲＤＸ／ＡＰ的热分解有明显的催化作用，其推进剂的燃速测定结果也进一步证明其催化效果。     

RDX-CMDB推进剂燃烧性能的调节

调节燃速和降低压力指数是RDX-CMDB推进剂性能改善的技术关键之一.用同一种有机铅、铜盐催化剂对实测比冲为2000～2200N·s/kg的四种双基及RDX-CMDB推进剂进行试验研究表明:铅-铜-炭黑三种燃烧催化剂组合使用也可在RDX-CMDB无烟推进剂中获得良好的平台或麦沙效应.这里炭黑的加入起了关键作用,可用燃烧催化的铅-碳理论作进一步的解释.所述的铅、铜催化剂与四种碳黑搭配,可使所研究的四种推进剂燃速在14～29mm/s范围内调节.     

AP/HTPB复合推进剂的催化热分解研究

本文研究了CuO、Cr_2O_3、Co_2O_3、PbO、Cu_2(OH)_2CO_3、Co_2(CO_3)_3、Cr_2(CO_3)_3、PbCO_3以及这些碳酸盐的煅烧产物对AP、HTPB和AP/HTPB复合推进剂热分解性能的影响.由此发现,煅烧碳酸盐制得的CuO与Co_2O_3.对提高AP/HTPB复合推进剂的燃速具有协同催化效应,并能降低燃速压力指数.     

不同铋化合物对双基系推进剂燃烧性能的影响

为研究环境友好型非铅类绿色燃烧催化剂的燃烧催化效果,对比5种不同铋化合物对双基系推进剂燃烧性能的影响.结果表明,芳香族的铋化物对双基推进剂有良好的催化作用,S-Gal-Bi对双基推进剂的燃烧催化效率最好,β-Bi可有效降低双基推进剂的压强指数.当含铋化合物双基推进剂中加入少量炭黑(CB)后,各催化剂的燃烧催化效率明显增强.β-Bi和CB复合,既能显著提高低压下的燃烧催化效率,又能降低高压下的压强指数.β-Bi/β-Cu/CB的复合不仅能提高双基推进剂低压下的燃速,而且也能使推进剂在高压区出现平台燃烧效应.S-Gal-Bi/CB的加入大大提高了RDX-CMDB推进剂的燃速,并显著降低了推进剂的压强指数,与少量的铜盐复合后推进剂燃速提高更多.     

燃速调节剂对RDX/AP/HTPB推进剂热分解的影响

利用高压差示扫描量热法（DSC）研究了含不同燃速调节剂（亚铬酸铜、草酸铵、碳纤维）的RDX／AP／HTPB推进剂热分解性能，研究发现，调速剂对推进剂燃速的影响与其对推进剂主要组分（RDX、AP和HTPB）峰温、推进剂初始放热量的影响密切相关，燃烧催化剂亚铬酸铜和碳纤维使RDX，AP的分解峰温降低，使推进剂的初始分解阶段放热量增大，分解放热峰增多，故导致推进剂燃速增加，而草酸铵使RDX的分解峰温升高，使推进剂的初始分解阶段放热量降低，所以导致推进剂燃速降低。     

超高燃速推进剂的燃速催化剂研制

合成了三种含铜或／和铅的有机金属化合物燃速催化剂ＰＡＣ、ＰＡＰＣ和ＰＡＰ,它们对ＡＰ微孔固体推进剂燃烧有显著催化作用,其中ＰＡＣ和ＰＡＰＣ能使该推进剂在５ＭＰａ～２５ＭＰａ压力范围内达到１ｍ／ｓ以上的超高燃速,燃烧较为平稳。通过热分析和实测燃速等探讨了催化剂对推进剂催化燃烧的主要作用阶段。     

燃速催化剂与固化催化剂的交叉作用

本文研究了燃速催化剂与固化催化剂的交叉作用.作为燃速催化剂的有机和无机铅盐都程度不同地催化端羟基聚醚(HTPE)与多异氰酸酯(PAPI)的固化反应.有机铝盐的催化活性优于无机铅盐.水杨酸铅((LS)和邻氨基苯甲酸铅(OAB-Pb)中的活泼氢不干扰固化反应的进行.这种交叉作用对于简化推进剂的制造工艺过程是有利的.     

纳米NiO/CNTs复合粒子的制备及其对AP和AP/HTPB热分解的影响

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉淀法制备了不同摩尔比的NiO/CNTs复合粒子,采用透射电子显微镜、X-ray衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱、比表面积分析仪等表征手段对产物的结构进行了表征,并用差示扫描量热仪研究了NiO/CNTs复合粒子对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化作用。结果表明:NiO/CNTs复合粒子结晶好、包覆均匀、比表面积大。NiO/CNTs(nNiO:nCNTs=1:4)复合粒子可使AP和AP/HTPB推进剂的高温分解峰温分别降低了92.24℃和42.2℃,使总表观分解热分别增加了1 086 J/g和730 J/g,表现出显著的催化性能,其催化性能明显优于纯纳米NiO和纯CNTs。碳纳米管的独特结构和载体支撑作用是NiO/CNTs复合粒子的催化性能强于纳米NiO的主要原因。     

含2,4-二羟基苯甲酸铋催化剂的双基推进剂燃烧规律

1引言铅化合物是双基系推进剂中重要的燃烧催化剂,但其毒性引起了广泛关注。国外在研究对环境友善的绿色固体推进剂时,发现毒性极低的铋化合物对推进剂燃烧与常用的铅化合物具有相近催化效果,美国将2,4-二羟基苯甲酸铋用作双基推进剂燃烧催化剂来取代毒性较大的铅盐,以降低推进     

催化AP的作用部位研究

利用高压DTA、飞行时间质谱仪、夹层燃烧、燃速测试等方法,研究了催化剂的两种加入方式和不同催化剂用量与AP共晶的催化效果。发现含催化剂的AP分解机理发生变化,主要由电子转移改变为同时并存的质子和电子转移;还发现催化剂与AP接触面越大效果越好,从而得出,催化剂的主要作用部位是作用于AP晶粒上。     

RDX/AP配比对HTPB复合推进剂低压燃烧性能的影响

本文研究了RDX/AP配比对其HTPB复合推进剂爆温(T_v)、燃烧产物中HCl含量、燃速和燃速压力指数的影响.探索了叔丁基二茂铁、铬酸铅等添加剂对RDX/AP丁羟推进剂燃速的催化效果.应用单幅摄影、中止燃烧和扫描电镜等实验技术对其结果作了初步的分析.