聚端羟基叠氮缩水甘油醚的合成研究

以ＤＺ为催化剂，在ＤＭＳＯ溶剂中，使端羟基聚环氧丙烷与ＮａＮ３在９５℃下进行叠氮化反应，生成端羟基叠氮缩水甘油醚的方法，可使其数均分子量约为３０００，官能度大于等于１．９。传化率高达９９％，产品氮含量４１％左右，残留氯含量小于０．３％，且具良好的热稳定性和安全性。文中还对催化剂和反应介质对叠氮化反应的影响进行了研究。     

二(2,2-二硝基丙基)硝胺的合成及热性能

以2,2-二硝基丙醇为原料,经缩合、硝化反应合成了二(2,2-二硝基丙基)硝胺(BDNPN)。用红外光谱、核磁共振、元素分析对中间体及目标化合物的结构进行了表征。优化了反应条件,硝化反应的最佳条件为nBDNPA:nHNO3=1∶30,反应温度为50℃,反应时间为1 h,收率92.1%。用DSC和TG-DTG考察了目标化合物的热性能。结果表明,BDNPN的热分解峰温为212.3℃,具有较好的热稳定性。     

含氮杂环结构叠氮固化剂的合成与性能

为改善叠氮聚醚推进剂的力学性能,拟在叠氮固化剂结构中引入极性强的氮杂环结构,通过增强分子间的作用力,来提高叠氮聚氨酯弹性体的力学性能.以氮杂环结构三元醇三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)为起始荆,环氧氯丙烷(ECH)为单体,按阳离子开环聚合反应制得氯化聚醚多元醇(CPP);CPP经叠氮化取代反应制备出叠氮聚醚多元醇(AP...     

2,4-二硝基咪唑含能锂盐的热分解行为及其对AP热分解的催化作用

为寻求2,4-二硝基咪唑为配体的新型含能催化剂,以2,4-二硝基咪唑和碳酸锂为原料,丙酮为反应溶剂,合成了2,4-二硝基咪唑含能锂盐(Li-DNI)。采用元素分析,1HNMR,13CNMR和XPS表征其结构。采用TG-DTG和DSC分析了Li-DNI的热分解行为及Li-DNI与高氯酸铵(AP)热分解反应过程中的互为催化反应。用Kissinger公式和Ozawa公式计算了Li-DNI热分解反应的表观活化能及Li-DNI/AP混合物在低温分解阶段(LTD)和高温分解阶段(HTD)的非等温反应动力学参数。结果表明,Li-DNI分子式为Li C3HN4O4·H2O。Li-DNI热分解过程主要由一个吸热熔融峰和分解放热峰组成,相应峰温分别为84.5℃和310.7℃,放热分解反应表观活化能为153.3 k J/mol。Li-DNI与AP热分解反应过程中产生互为催化作用:Li-DNI可加快AP热分解,使AP在LTD和HTD阶段的峰温和表观活化能分别降低41.8℃和75.6℃,56.0 k J/mol和10.8 k J/mol,表观放热量增加432.3 J/g,显示Li-DNI对AP热分解具有较好的催化作用。AP也可加速Li-DNI热分解,可使Li-DNI剧烈分解阶段的峰温提前19.9℃。     

环三磷腈基多官能液体环氧树脂(HGCP)的合成与热性能

以六氯环三磷腈、2,3-环氧基-1-丙醇为原料,得到六缩水甘油基环三磷腈(HGCP)。通过红外、核磁、质谱及元素分析对产物结构进行了表征,并研究了溶剂、原料配比、反应温度和时间对反应的影响。结果表明,合成的最佳条件是:四氢呋喃为溶剂,反应物料配比为n(2,3-环氧基-1-丙醇):n(六氯环三磷腈)=7.62,反应温度为30℃,反应时间4.0 h,产品收率达到78%。选取顺丁烯二酸酐(MA)和4,4-二氨基-二苯-甲烷(MDA)为固化剂,通过热失重分析和线烧蚀率研究了不同固化体系的耐热性和耐烧蚀性。研究表明,六缩水甘油基环三磷腈表现出优良的热稳定性,其交联产物EPG-1和EPG-2在高温条件下残炭量较高,线烧蚀率分别为0.344 mm/s和0.364 mm/s,可作为固体火箭推进剂绝热包覆材料使用。     

PBT基少烟推进剂配方性能研究

针对固体火箭发动机用高能量、低特征信号推进剂发展需求,以3,3-二叠氮甲基氧丁烷与四氢呋喃共聚醚(PBT)为粘合剂、双(2,2-二硝基丙醇)缩甲醛和双(2,2-二硝基丙醇)缩乙醛等质量比的混合物(A3)为增塑剂,采用降低推进剂配方中铝粉(Al)含量、用奥克托金(HMX)部分取代氧化剂等方式,开展了PBT基少烟推进剂配方工艺性能、力学性能、燃烧性能、烟雾特性以及能量性能研究。结果表明,PBT少烟推进剂的药浆粘度低、工艺性能良好,当固化参数为1.30,键合剂用量为0.30%时,推进剂的高温抗拉强度为0.511 MPa,常温、高温、低温伸长率均大于40%,推进剂在3～11 MPa的静态燃速压强指数为0.408,可见光透过率、红外透过率和激光透过率均大于70%,6.86 MPa下实测比冲为250.4 s,比冲效率为95.9%。     

TANPyO含能钾盐的合成、热分解行为及其对AP的热分解催化作用研究

合成了2,4,6-三氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(TANPy O)含能钾盐,采用FTIR和元素分析,表征并分析了其结构,该含能盐分子式为K(C5H5N6O5)。其中,TANPy O 4-位的氨基脱去一个氢原子。测试了TANPy O含能钾盐的撞击感度和摩擦感度,TANPy O含能钾盐的撞击感度和摩擦感度分别为272 cm和0。采用TG-DTG和DSC技术,研究了TANPy O含能钾盐的热分解行为,含能盐分别有一个吸热峰和一个分解放热峰,峰温分别为249.3℃和278.7℃,热分解剩余残渣量为8.8%。采用TG-DTG和DSC技术,研究了TANPy O含能钾盐对AP热分解的催化作用。结果表明,TANPy O含能钾盐可使AP热分解速度加快,低温分解峰温和高温分解峰温分别提前10.8、72.5、49.0℃,对AP热分解具有良好的催化效果。     

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。     

EPDM绝热层用交联剂DCP热分解机理研究

采用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)和气相色谱-质谱法(GC-MS),分别研究过氧化二异丙苯(DCP)的热分解特性和热分解产物,采用热重-红外光谱(TG-FTIR),测定程序升温过程中生成的气相产物,采用热解-同步辐射研究热解过程中的中间产物,并通过密度泛函理论DFT-B3LYP/6-311G(d,p)计算,研究探讨DCP的热分解性能及其机理。研究结果表明,常压下DCP受热均裂产生异丙苯氧自由基,进而通过自由基间分解或相互结合产生α-甲基苯乙酮、α,α-二甲基苄醇、甲烷、乙烷等主要产物以及三甲基苯甲醇、甲基苯乙酮等微量产物。     

航天飞行器防热涂层烧蚀行为及机理研究

为拓宽航天飞行器防热涂层裂解温域,提高涂层的耐烧蚀性能,文章通过热重–差示扫描量热分析仪(TG-DTG)分析了2种硅橡胶基体的热分解行为,并结合马弗炉烧蚀实验研究铁红、云母、白炭黑等3种功能组元对硅橡胶涂层静态烧蚀性能的影响,通过扫描电镜(SEM)以及红外光谱分析仪(FT-IR)分析烧蚀机理,最后通过马弗炉烧蚀实验及高温燃气流烧蚀实验对2种涂层的烧蚀性能进行考核。结果表明:甲基苯基硅橡胶在220～320℃温域的裂解主要以侧基交联为主;在320～480℃以由羟基引发的主链"回咬"机制为主;在480～630℃则通过链间折叠发生环降解反应。主链"回咬"和链间环降解反应均会导致树脂基体交联密度降低,力学性能下降,产生"粉化"。甲基乙烯基硅橡胶在其裂解温域370～780℃主要发生侧基交联反应,树脂基体交联密度上升,热稳定性提高。白炭黑对于2种硅橡胶基体的热稳定性提升最为显著;铁红、云母等均会在高温下与硅橡胶基体产生共融,减缓硅橡胶基体的高温裂解。     

3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNPP)有机双胺盐的合成及热性能

以有机胺和自制的3,6-二硝基吡唑[4,3-c]并吡唑(DNPP)为原料,合成了DNPP的肼盐(DH-DNPP)、胍盐(DGDNPP)、三氨基胍盐(DTAG-DNPP)、脒基脲盐(DGU-DNPP)、4-氨基-1,2,4-三唑盐(DAT-DNPP)、氨基脲盐(DS-DNPP)、缩二胍盐(DBG-DNPP)、氨基胍盐(DAG-DNPP)、二氨基胍盐(DBAG-DNPP)、二氨基呋咱盐(DAF-DNPP)等10种有机双胺盐化合物,收率分别为95.7%、58.5%、56.9%、80.5%、59.5%、71.1%、47.0%、81.6%、86.9%、69.7%;采用红外光谱、核磁共振、质谱及元素分析等方法,表征了目标化合物的结构;利用差示扫描量热(DSC)、热重(TG)等热分析手段,研究了10种化合物的热性能。结果表明,此类化合物具有较好的热稳定性。     

新型含能材料二硝酰胺胍的合成及性能测试

介绍了采用二硝酰胺铵（ADN）为原材料制备二硝酰胺胍（GDN）的制备工艺，鉴定了其结构，测定了其各项性能，证明其性能优于二硝酰胺铵及硝基胍（NG）。     

一种航天器用外热防护涂层材料研究

研制了一种由环氧改性有机硅树脂、聚酰胺类固化剂为基体,以隔热及耐热填料为添加剂的室温固化耐高温外热防护涂料体系;该外热防护涂层材料的拉伸强度3.15MPa,断裂伸长率26%;热导率0.271W/(m.K),比热容2.689 J/(g.K),而且具有优良的隔热性能、耐热性能以及良好的附着力。该涂层材料可用于T700/4319复合材料壳体表面的外防护,并可在350℃温度条件下短期使用。     

甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷对有机硅树脂耐热性能影响

采用甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(M ethacryl-POSS)提高有机硅树脂的耐热性能。合成了甲基苯基硅树脂和M ethacryl-POSS接枝改性的甲基苯基硅树脂,采用傅立叶变换红外光谱表征了M ethacryl-POSS接枝反应前后甲基苯基硅树脂的结构变化;并通过TG和烧蚀实验比较了接枝反应前后甲基苯基硅树脂的热性能变化,采用DTG对比研究了M ethacr-yl-POSS对甲基苯基硅树脂耐热性影响机理。结果表明,经M ethacryl-POSS接枝改性后,甲基苯基硅树脂的耐热性能提高,在空气中的热降解程度降低。     

PBO纤维复合材料探索研究

简要概述了PBO纤维及其复合材料的应用，分别进行了PBO纤维／环氧复合材料干法、湿法缠绕成型的NOL环性能试验分析，并采用电晕表面处理方法对NOL环进行了试验研究；选用干法缠绕成型工艺进行了Ф150mm压力容器试验，初步结果表明，电晕处理效果不明显；Ф150mm压力容器的pV/Wc可达47．55km。     

有机阻燃剂对UPR包覆材料耐烧蚀性能的影响及分析

选取有机磷系阻燃剂A、氮系阻燃剂B和三聚氰胺C、卤系阻燃荆十溴联苯醚D,利用田口方法的望小特征系统研究了有机阻燃剂对UPR包覆材料耐烧蚀性能的影响,得到最佳配比为A:B:C:D=8:24:24:24,其中阻燃剂D对UPR线烧蚀率的影响最为显著.通过对烧蚀成炭层进行形貌分析,探讨了有机阻燃剂改性UPR包覆层的耐烧蚀特征;并结合阻燃剂/UPR复合材料的TG-DTG分析,探索了不同阻燃荆对改性UPR包覆材料耐烧蚀性能的作用机理.结果表明,磷系阻燃剂能促进UPR材料成炭,氮系阻燃剂通过气化作用保护UPR基体,卤系阻燃剂具有一定的气相阻燃和固相促进成炭作用.     

高超飞行器用C/SiC-ZrC复合材料力学及烧蚀性能研究

以PZC为有机锆先驱体原材料,采用A,B,C三种PIP工艺路线制备了不同ZrC含量的C/Si C-ZrC复合材料,并对C/Si C-ZrC复合材料的组成、微观结构、力学性能、烧蚀性能及作用机理进行了测试和分析。结果表明,有机锆先驱体制备的C/Si C-ZrC复合材料烧蚀性能有大幅提高,但其力学性能却存在一定程度的下降,并且随着ZrC含量的增加,C/SiC复合材料的力学性能呈现出逐渐降低的趋势,其质量烧蚀率和线烧蚀率呈现出先减小后增大的趋势。     

BPFER/DSX体系固化反应动力学与热性能

采用DSC研究了有机硅固化剂1,3-二氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(DSX)与双酚F环氧树脂(BPFER)的固化动力学。BPFER/DSX体系的非等温固化反应曲线和dα/dt-t曲线表明,该反应符合自催化反应模型的基本特征。T-β曲线预测的固化工艺的凝胶温度、固化温度和后固化温度分别为36、87、138℃。采用E变量法分析得该体系的固化反应表观活化能为46.70～50.54 kJ/mol,与Starink、Kissinger、Ozawa、Boswell等方程的验证结果基本一致。采用E常量法求得该体系不同升温速率下的固化反应动力学方程,动力学方程预测值与实验值十分吻合。TG和DTG曲线表明,BPFER/DSX固化物的耐热性优于BPFER/DDM固化物。     

电性拓扑态指数预测硝基类含能材料撞击感度

应用电性拓扑态(E-state)指数模拟分析了硝基类含能化合物的撞击感度,采用逐步回归构建了5个变量的定量结构-性质相关模型,模型的相关系数和标准偏差分别为0.907和0.1713,交叉验证相关系数及均方根误差分别为0.941和0.1869,模型具有较高的可靠性、相关度和预测能力。模型分析表明,电性拓扑态指数与硝基类化合物的撞击感度有较好的相关性,原子的电性状态是影响撞击感度的重要因素。