叠氮增塑剂与粘合剂的相容性

叠氮增塑剂由于有正的生成热、密度高、成气性好,可作为复合固体推进剂的含能增塑剂,与缩水甘油叠氮基聚合物(GAP)一样,加入推进剂中可以组成叠氮复合固体推进剂。本文对聚(叠氮环氧丙烷)二硝酸酯(AZP-2)和端叠氮基聚(叠氮环氧丙烷)(AZP-3)与多种粘合剂做了相客性研究。在80℃下的热失重试验结果表明,含叠氮基(-N_3)的增塑剂对含烯键合剂和含氰基粘合剂化学不相容;粘合剂中的羧基对叠氮基分解有催化作用。这些结果为叠氮推进剂配方设计和研制提供了重要依据。     

含能粘合剂研究的新进展

新型含能粘合剂的研发对提高固体火箭推进剂的能量及性能有着重要的作用。本文根据国内外近年来在新型含能粘合剂研究方面取得的新进展,按照聚合物侧链所含取代基的不同,分别介绍了叠氮基聚醚粘合剂、硝酸酯粘合剂及其他几种含能粘合剂,对这些粘合剂的应用及性能进行了综合比较与讨论,最后展望了含能粘合剂技术的发展趋势,认为GAP、PGN等粘合剂将是21世纪初高能推进剂、低特征信号推进剂使用的主要品种。     

固体填充剂对推进剂力学性能的影响

借助扫描电子显微镜（SEM）及微型动态拉伸装置测试手段，对含固体颗粒填充剂的丁羟复合固体推进剂（HTPB）和硝酸酯增塑的聚醚高能推进剂（NEPE）中的微相结构进行了断口微观形貌观察和推进剂拉伸试件在拉应力作用下的断裂过程分析。结果表明，固体颗粒的形状，粒径尺寸，粒度分布和级配变化，以及固体填料／粘合剂的界面性质等因素对推进剂力学性能有着重要的影响。     

聚氧化乙烯粘合剂推进剂力学性能研究

对聚氧化乙烯(PEO)为粘合剂硝酸酯增塑的高能推进剂配方力学性能进行了研究。研究了键合剂BS、交联剂JC、固化剂、粘合剂分子量和官能度等因素对推进剂力学性能的影响。结果表明,PEO粘合剂推进剂具有较好的力学性能,达到了20℃时σm≥0．7MPa,-40～70℃时εm≥70％。因此,PEO可用作硝酸酯增塑推进剂的粘合剂。     

固体推进剂的最新进展—NEPE推进剂

什么是NEPE推进剂NEPE是硝酸酯增塑聚醚的英文缩写,全称是Nitrate Ester Plasti cized Polyether。NEPE推进剂是美国为满足MX洲际导弹的需要,赫克力斯公司于70年代末研制成功,80年代初开始使用的一种新型固体推进剂。对于MX导弹的高能量、高性能的要求,目前的复合固体推进剂和改性双基推进剂都不能满足。但复合固体和改性双基各有所长,突破两者的界限,充分发挥双基中硝酸酯增塑剂的能量高、复合固体中高分子主链低温力学性能好的优点,再加入高性炸药HMX,就组成了NEPE推进剂。它不仅能量高、低温性能好、不脆变,而且其它性能也满足要求。除在MX第     

硝酸酯增塑聚醚推进剂工艺助剂研究

通过在实验配方中筛选,发现钛酸酯PA-4、PA -5、PA -15和聚合物PC-1可使硝酸酯增塑聚醚推进剂药浆屈服值降低17%～ 45%,着重考查PA-4对药浆适用期和动态粘弹性的影响.     

推进剂功能组分作用研究(Ⅲ)--聚醚/硝酸酯体系

在硝酸酯增塑的聚醚粘合剂与HMX、AP、Al固体组成的实验体系中，用流变学方法研究推进剂功能组分中性聚合物键合剂NPBA和MAPO的影响特征及作用机理。实验结果表明，NPBA明显增加HMX体系的粘度和屈服值，对HMX产生的可能是物理键合作用，其合适的加入量应为HMX重量的1．0％－1．5％，同时还存在作用的时间效应。实验还发现NPBA是粉碎细AP的优良工艺助剂，可大幅度降低粘度，其适宜加入量为细AP的0．4％。MPAO能对细AP起很好的界面改性作用，显著改善推进剂药浆的工艺性能。但MAPO、NPBA对铝粉无明显作用。     

GAP高能推进剂燃速数值模拟

分析了缩水甘油叠氮聚醚(GAP)的热分解特性和燃烧特性,提出了GAP燃烧初期热分解反应的假说,建立了由化学结构特性计算GAP单元推进剂及GAP高能推进剂的燃速公式,并计算了不同配比GAP高燃速推进剂的燃速特征.计算结果与实测值吻合得很好,大部分偏差在±10%以内,且全部误差在±15%以内.这说明所建立的模型基本合理,编制的GAP高能推进剂燃速计算程序基本可行.     

含CL-20/HMX的GAP高能推进剂老化特性

GAP高能推进剂是固体推进剂的重要发展方向。为掌握该推进剂的老化特性,开展了含CL-20/HMX的GAP高能推进剂高温加速老化试验研究。结果表明,老化过程中推进剂模量显著升高、伸长率快速降低,且密度下降、燃速上升。采用SEM、XRD、凝胶分数、交联密度、HPLC等理化分析方法对推进剂老化特性进行了分析,揭示了CL-20与HMX在硝酸酯中的溶解、重结晶生成CL-20/HMX共晶,是造成GAP高能推进剂该老化特性的主要原因。     

硝酸酯增塑醚推进剂工艺县剂研究

通过在实验配方中筛选，发现钛酸酯ＰＡ－４、ＡＰ－５、ＰＡ－１５和聚合物ＰＣ－１可使硝酸酯增塑聚醚推进剂药浆屈服值降低１７％～４５％，着重考查ＰＡ－４对药浆适用期和动态粘弹性的影响。     

含能热塑性聚氨酯推进剂的能量计算与分析

采用最小自由能法,在标准条件(pc/p0=70∶1)下,比较了用不同软硬段结构的含能热塑性聚氨酯弹性体(ET-PU)作粘合剂的复合推进剂的能量特性,从要获得较高能量水平的观点,排列出了几种ETPU选择的先后次序;计算了含ETPU的各类推进剂的能量特性参数,探讨了ETPU对硝酸酯增塑的复合推进剂和硝胺改性双基推进剂的能量特性的影响规律。结果表明,选用不同ETPU的复合推进剂配方相互间在能量特性上存在着差别,但这种差别并不十分显著,以GAP为软段、TDI为硬段的ETPU,更有利于配方获得较高的能量水平;硝酸酯增塑的ETPU推进剂的理论能量水平高于丁羟推进剂,随增塑比逐渐增大,推进剂的最大理论比冲随之增大,固含量逐步降低;少量ETPU的加入,对硝胺改性双基推进剂的能量特性影响不大,增加Al和RDX含量,更有利于提高含ETPU的硝胺改性双基推进剂的能量水平。     

含硝酸酯增塑剂的固体推进剂的脆化研究

本文介绍硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯推进剂在低温贮存中,解决失去应变能力(脆化)问题的研究结果。这种高度增塑的推进剂在低温下短期贮存,几乎完全失去了应变能力。研究这种脆化的原因表明,交联密度以及粘合剂配方是起作用的因素。湿度曾被考虑是因素之一,但实验证明并非如此。实验表明增塑剂结晶是脆变的主要原因但不一定与增塑剂的凝固点有关。重新测定某些增塑剂的凝固点是研究工作的一部份。放入增塑剂晶体增加了推进剂脆变速度。单独采用丁三醇三硝酸酯(BTTN)或是混合增塑剂可以解决这个问题。采用混合增塑剂可以得到最好的低温性能。     

美国的GAP粘合剂合成与使用性能研究

主链为聚醚结构,侧链含有—N_3基团的预聚物,即GAP粘合剂,是复合固体推进剂粘合剂的一个新品种。由于发展新一代高性能固体推进剂的需要,近年来美国在这方面的研究相当活跃。本文根据已经收集到的资料,对美国当前在GAP粘合剂的合成方法与使用性能方面的研究作了简要的评述。     

固体推进剂领域专利概况分析

<正>固体推进剂是固体火箭发动机的动力源用材料,特别是端羟基聚丁二稀(HTPB)、高能硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的出现,使固体推进剂更加广泛应用于战术、战略导弹和航天运载领域中,固体推进剂的性能也直接影响导弹武器的作战效能和生存能力。目前,各国都在针对战略、战术武器系统生存环境要求的提高,积极探索、开发以高能量密度材料合成及应用为主体的新型高性能推进剂,同时,也积极追求固体推进剂的低特征     

PBT基复合固体推进剂高温蠕变行为研究

针对叠氮类推进剂高温软化问题,通过蠕变试验研究了某3,3-二叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃共聚醚(PBT)基复合固体推进剂高温力学性能。结果表明,叠氮聚醚推进剂高温蠕变性能与应力、温度强烈相关,尤其是载荷效应明显。T-1、T-2和T-3试样在50℃、0.1 MPa条件下蠕变应变值分别为7.01%、7.98%和21.77%,增塑比较大的试样高温软化现象明显。高温蠕变形变中,主要是高弹形变,其所占比重明显大于普弹形变和永久形变总和。运用时温等效原理对叠氮聚醚推进剂长期蠕变性能预测过程中,T-1、T-2和T-4试样的蠕变柔量主曲线时间范围扩展至3.4×10~8、1.9×10~8、9.1×10~7s。在考察的时间尺度范围内,试样的蠕变柔量变化相对较小,并未明显表现出蠕变破坏阶段。     

MX导弹第三级样机评价

本文评述赫克力斯公司正在为空军研制的MX导弹第三级的设计。第三级固体发动机的许多部件和材料都选用了最新的技术。这些新技术包括:带有碳复合材料裙的凯夫拉49发动机壳体;二维和三维碳/碳复合材料的轻型喷管;硝酸酯增塑的聚醚推进剂(NEPE),这种推进剂比冲高、延伸率大;以及两节套筒式可延伸出口锥(EEC)。这些新技术的应用提高了整个发动机的性能。本文对第三级的设计及其主要部件都作了概要介绍。为了说明MX第三级的设计是切实可行的,还将MX第三级各部件设计与以前研制的发动机作了比较。     

变推力发动机用高压强指数GAP推进剂的燃烧性能研究

为了获得变推力发动机用高压强指数聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂配方,采用靶线法研究了氧化剂的种类、粒径及配比、燃速催化剂的种类及含量、以及增塑比对GAP推进剂静态燃烧性能的影响规律,采用?118标准试验发动机对GAP推进剂进行了动态燃烧性能测试。研究表明,通过综合因素调节获得了一种高压强指数GAP推进剂配方,且当燃速催化剂RC-4含量1%时,GAP推进剂在1～15 MPa范围的动态压强指数高达0.66,满足变推力发动机对推进剂压强指数的要求,同时高压区间(9～15 MPa)的动态压强指数为0.51,低于1～15 MPa的压强指数,这有利于推进剂在高压范围内的稳定燃烧,为变推力发动机在高压范围内的正常工作提供依据。     

硝酸酯增塑GAP粘合剂中CL-20/HMX共晶研究

采用悬浮液法以硝酸酯增塑端羟基叠氮聚醚(GAP)粘合剂为溶剂制备出了六硝基六氮杂异伍兹烷/奥克托今(CL-20/HMX)共晶,并对其进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高效液相色谱(HPLC)测试。采用分子动力学方法构建了共晶晶面-硝酸酯模型,计算了硝酸酯在共晶主要晶面上的结合能、扩散系数。结果表明,产物与CL-20、HMX形貌不同,呈平面板状;HPLC测试结果表明,产物组分摩尔比为n_((CL-20))∶n_((HMX))=1.97∶1≈2∶1;XRD测试结果表明,产物是CL-20/HMX共晶且共晶晶面生长速率由小到大为(100)、(102)、(111)、(011);分子动力学模拟结果表明,硝酸酯溶剂-共晶晶面相互作用、溶剂扩散能力、界面状态的综合影响导致共晶晶面生长速率由小到大为(100)、(102)、(111)、(011)。     

AMMO系推进剂的燃烧

探讨了 AMMO(叠氮甲基-3′甲基氧杂环丁烷)的热分解和燃烧特性。实验证明AMMO 的热分解过程分为两步,第一步为叠氮基放出氮的放热反应;第二步为第一步的反应残渣不放热的分解反应。AMMO 是一种具有自燃性的物质,其燃速较低,仅为GAP 推进剂的50％,并与双基推进剂相同,而且对压力的敏感度也与双基推进剂相同。燃烧波温度分布的测量结果证明,由气相向燃烧表面的热反馈量随着压力上升而增加,燃烧表面温度和燃烧表面附近的放热量随压力的增加而减少。     

TG-DSC-IR-MS联用研究RDX-CMDB推进剂催化热分解

采用热重-差示扫描量热-红外-质谱(TG-DSC-IR-MS)联用技术,研究了三元复合燃速催化剂(2,4二羟基苯甲酸铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)对RDX-CMDB推进剂热分解的作用,并比较了纳米和普通催化剂作用效果的差异.结果表明,该复合燃速催化剂使RDX-CMDB推进剂热分解特征量发生明显变化;改变了推进剂中RDX的初期热分解机理,使放热的CN 键断裂在与吸热的NNO2 键断裂的竞争反应中占优;也使双基组分放出有负生成热的CH2O的相对量增加,分解过程放热量或放热速度提高,促进了燃速的提高.与普通催化剂相比,纳米催化剂作用效果更好.