中性键合剂在叠氮高能推进剂中应用工艺研究

为提高叠氮高能推进剂(BAMO-THF/A3/AP/HMX/Al)力学性能,避免脱湿现象,对中性聚合物类键合剂(NPBA)在推进剂中添加应用工艺进行了研究。基于NPBA对在硝胺表面包覆效果和键合剂反应速度的影响机理,通过实验研究了键合剂加入方式、溶剂用量、捏合温度和捏合时间对键合剂键合效果的影响。结果发现:为使键合剂均匀分散至捏合体系中,增大与硝胺的接触,需将键合剂溶于溶剂再添加至药浆中,捏合过程中通过抽真空抽除溶剂;较高的捏合温度利于提高药浆流平性,加快键合剂与固化剂的反应速度,改善不同组分间的相容性,但温度选择时应考虑生产设备的限制;延长捏合时间可使键合剂充分包覆硝胺,提高推进剂力学性能。研究确定的NPBA用于叠氮高能推进剂的最佳工艺条件为:采用溶剂RJ溶解NPBA,RJ与NPBA质量比为5∶1;在温度60℃下捏合60~90min,捏合后抽真空20min。采用该工艺时,出料的工艺性能良好,经固化制得的推进剂方坯力学性满足使用要求。     

固体推进剂中性高分子键合剂

就NEPE体系适用的中性高分子键合剂NPBA进行了合成研究，重点对其力学性能进行了测试，结果表明NPBA具有较大的表面性能并且对NEPE模拟配方的力学性能有一定的改善。     

中性聚合物键合剂在NEPE推进剂中的应用

介绍了文献报道的NEPE推进剂力学性能较低的主要原因,以及添加了中性聚合物键合剂(NPBA)后使其力学性能得以显著改善的作用机理;列举了NPBA在不同含能极性粘合剂类推进剂中的作用效果;还讨论了使用NPBA的过程中应重视的几个环节。     

含能极性推进剂中加入中性聚合物键合剂的填料增强机理

在 HMX/PEG/NG 复合高能推进剂中,加入少量新近开发的中性聚合物键合剂(NPBA),能够得到强烈的填料增强效果,其机理是因为产生了界面效应,而不是增加了粘合剂总体交联密度.NPBA 对 HMX 有良好的相对亲合性,在混合过程中它能聚集在固体表面.在固化过程 HMX 周围能形成高度交联的聚合物壳层,并和粘合剂以化学键相联,导致起始模量增加;而且,这些壳层似乎消除了颗粒周围的松软层,从而使填料增强效果所能维持到的延伸率要比未含 NPBA 的高许多.加入 NPBA 的步骤很简单,与预先包覆颗粒的办法有同样的效果,因此加入 NPBA 经济性更好.     

NPBA在黑索金表面的吸附研究

建立了中性聚合物键合剂NPBA在RDX颗粒表面吸附的定量检测方法.实验结果表明,RDX对NPBA的吸附量随平衡吸附时NPBA在硝化甘油中的质量百分含量Ce增加而迅速增加,当Ce达到0.275%时出现一平台,此平台一直延伸到0.837%处,随后吸附量随Ce增加而继续缓慢增加;吸附理论研究分析表明,Ce较小时形成单分子层吸附,随Ce的增加,转化成多分子层吸附;BET多分子层吸附模型能对吸附等温线作出较好描述.     

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。     

NEPE推进剂中活泼氢组分的固化反应动力学研究

通过二正丁胺滴定法,分别对端羟基聚醚(PEG)/苯异氰酸酯(PI)、键合剂(NPBA)/PI、安定剂(MNA)/PI体系进行了反应动力学研究,得到了相应体系在不同温度下的反应速率常数及活化能,并分析了反应速率的影响因素及3种组分对固化体系网络结构的影响。结果表明,PEG/PI、键合剂/PI、安定剂/PI体系的固化反应都为二级反应,活化能分别为24.96、43.27、9.1 kJ/mol;反应速率的影响因素可能是溶剂和各组分的结构;3种组分对网络结构的影响可能是聚醚/N-100形成体系的基本网络结构,键合剂提高界面过渡层的交联密度,安定剂/N-100降低体系的交联密度。     

丁羟推进剂组分间界面酸碱作用研究

借助Drago R S方程,采用反相气相色谱法(IGC)表征了丁羟四组元(AP/RDX/Al/HTPB)推进剂主要组分的表面酸碱性参数,计算出了主要组分间的界面酸碱作用焓ΔH_(AB).结果表明,BA键合剂与AP、RDX的界面作用焓显著大于HTPB聚氨酯基体与AP、RDX的界面作用焓,也显著大于BA键合剂与HTPB聚氨酯基体的作用焓,据此可预估BA键合剂可优先吸附在固体填料表面.因此,BA键合剂能大大提高推进剂基体/填料的界面粘接强度.     

NEPE推进剂/衬层结构-性能MD模拟（Ⅱ）--复杂体系组分分子迁移和配方设计示例

用分子动力学( MD)方法,对( PEG/NG/BTTN)/NPBA/HMX/AP/PEG/N-100//HTPB/TDI复杂的推进剂/衬层模型体系进行295 K-NVT模拟研究,展示了组分分子的浓度分布和迁移状况,发现HMX和NPBA分子有向界面层迁移趋势,而AP则呈平均分布态势。以RDX等量取代HMX后所得新配方的MD模拟研究表明,前者拉伸模量( E)、体模量( K)和剪切模量( G)、柯西压( C12-C44)和K/G值均有明显下降,表明新配方的刚性、强度和延展性均有下降;新配方中引发键(N—NO2)最大键长(1.528?)明显大于原配方中相应值(1.503?),预示新配方感度增大、安全性将下降;比较RDX、HMX与其他组分之间的结合能,前者小于后者,预示新配方的相容性较差。     

硝胺类复合固体推进剂用键合剂的研究进展

总结了提高硝胺类复合固体推进剂力学性能的方法,认为键合剂的使用是提高推进剂力学性能经济、高效、便捷的技术途径,分析了键合剂的作用机理及其功能特点,综述了硝胺类复合固体推进剂用键合剂的种类及其研究进展,认为多功能聚合物键合剂("一剂多能")是键合剂的一个发展方向,应根据硝胺填料表面特性及不同粘合剂结构特点,通过分子设计,制备出适用于不同粘合剂-硝胺体系推进剂的通用键合剂,针对通用键合剂的设计提出了几点建议。     

新型中性聚合物键合剂设计与合成

首先以三-(2-甲基氮丙啶基)氧化膦(MAPO)与丙烯酸(AA)为原料合成MAPO的衍生物,通过红外和质谱对产物进行了定性分析,用非水滴定的方法检测氮丙啶环的含量,通过正交试验设计得到了较优工艺条件:MAPO与AA的摩尔比为1:1,反应温度为70 ℃,反应时间为2.5 h,所得氮丙啶环含量最接近理论值.再利用该活性中间体与丙烯腈、丙烯酸羟乙酯共聚,得到改性的中性聚合物键合剂,通过接触角的测量,粘接性能预估表明,该新型中性聚合物键合剂与黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)、高氯酸铵(AP)的界面浸润好、粘接强.     

GAP推进剂力学性能初步研究

对缩水甘油叠氮聚醚（ＧＡＰ）推进剂的特点进行了分析，并对其力学性能调节进行了初步实验研究。结果发明：由于ＧＡＰ粘合剂可侧链的影响，使推进剂力学性能水平较低，因而必须对其进行改性。引入适当的交联剂，扩链剂及键合剂可使ＧＡＰ推进剂力学性能达到较高的水平。     

评价复合固体推进剂中填料/粘合剂相互作用的新方法

为了便于评价复合固体推进剂中填料／粘事剂的相互作用，从填料充填弹性体应力应变公式出发，提出了一种简单而直观地评价填料／粘合剂相互作用的新方法。其在几种不同填料体系的应用表明，该方法不仅可以评价填料／粘合剂的相互作用，还可表征键合剂的作用效果，这一方法具有较大的使用价值。     

微胶囊化在固体推进剂中的应用及展望

介绍了微胶囊化技术的概况、制造方法及其在推进刑领域的相关应用。重点指出固化剂和氧化剂的微胶囊化包覆、复合粒子的制备等对提高推进剂的性能有重要作用。总结了微胶囊化技术在固体推进剂中应用的研究方向。     

改性双基低特征信号推进剂研究进展

综述了国外改性双基低特征信号推进剂研究的最新进展，提出了改性双基推进剂实现低特征信号并提高性能的主要技术途径和性能指标，重点介绍了几种含有新型含能材料、新型燃速改良剂和新型键合剂的改性双基低特征信号推进利配方。     

基于点击化学反应的键合剂应用研究

为改善ADN基三唑交联固化体系固体推进剂的粘合剂/固体填料间的界面作用,提高其力学性能,设计合成了基于点击化学反应的键合剂N-炔丙基-2,2'-二羟乙基胺(BA-2)、N-炔丙基-3,3'-二丙腈基胺(BA-7),并采用DSC证明2种键合剂与ADN具有良好的相容性;采用DSC和FT-IR表征了键合剂与以GAP为代表的含能粘合剂的反应性,二者可在60℃进行成环反应;测试并计算了键合剂与ADN的界面特性参数,证明BA-2和BA-7与ADN有较好的吸附作用,有望在ADN基三唑交联固化体系取得应用。     

AP／HTPB推进剂断裂能的研究

介绍了温度变化、添加剂种类与含量等因素对 AP/HTPB 推进剂断裂能影响的研究.实验结果表明,该推进剂的断裂能随温度升高而降低;键合剂可以改善推进剂的抗撕裂能力,提高其断裂能.当推进剂的粘附指数接近1时,推进剂的断裂能最大。     

复合固体推进剂脱模型的研究

研究了复合固体推进剂颗粒界面的脱湿机理。运用弹笥－粘弹性对应笥原理建立了复合固体推进剂粘弹性脱湿两相球颗粒分析模型，利用能量守恒得到了脱湿时间的控制方程，并导出了以界面粘结能表示的临界脱湿应力的简洁表达式。计算结果表明，颗粒的体积分数、粒径和加载速率对脱湿时间有显著的影响。     

AP/RDX/Al/HTPB推进剂用硼酸酯键合剂的合成与应用研究

针对丁羟四组元推进剂存在的工艺性能与力学性能的问题,设计合成了新型硼酸酯键合剂。选用二乙醇胺、1-溴代正丁烷、丙烯腈、冰乙酸为原料,合成了N,N-二羟乙基正丁胺、N-(2-腈乙基)二乙醇胺、N,N-二羟乙基乙酰胺中间体。对二乙醇胺和丙烯腈反应的产物做了红外和气-质联用分析,证实合成产物为目标化合物。利用所合成的中间体及甲基二乙醇胺与硼酸三正丁酯,合成了4种新型硼酸酯键合剂,采用丁羟四组元推进剂配方装药,验证了它们的使用效果。结果表明,新合成的4种键合剂都能明显改善药浆流动流平性,其中BA-3和BA-4具有很好的键合效果,显著提升了推进剂的力学性能。