高固含量改性双基推进剂的热危险性研究

为研究具有高固含量(黑索金RDX质量分数为48.5%)改性双基推进剂的热危险性,采用热重分析仪TG、差示扫描量热仪DSC以及加速量热仪ARC,对比分析了双基推进剂S0,改性双基推进剂GHT-1A和单质炸药RDX的热分解特性,并从两个方面评估了GHT-1A的热危险性。TG/DSC实验结果显示GHT-1A中双基组分的分解峰温高于S0的分解峰温,而其炸药组分的分解峰温与单质炸药RDX接近。ARC的实验结果显示GHT-1A在理想绝热条件下的起始分解温度为138.9℃,绝热温升为1415.3℃,达到最大温升速率所需时间为13.8min,单位质量产生气体最大压力为13.1MPa·g-1。研究结果表明,GHT-1A发生热爆炸的可能性略低于双基推进剂S0,而高于单质炸药RDX,爆炸破坏性则较强。     

镁基水反应金属燃料的热分解性能

采用热重-差热分析联用(TG-DTA)、差示扫描量热(DSC)、加压热重(PTG)等热分析方法,研究了镁基水反应金属燃料热分解反应的基本特性及其变化规律。研究发现,燃料热分解过程中先后发生AP分解反应、HTPB分解反应,氩气中不发生Mg的氧化反应;添加催化剂、减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例、增大细Mg粉含量等,可以降低燃料中AP的分解温度T,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;减小AP粒度、增大氧化剂与粘合剂比例可以降低燃料中HTPB的分解温度,减小表观活化能Ea,增大反应速率常数k;随着压强增大,AP与HTPB分解失重速率增大、AP失重百分数增大、燃料热分解凝聚相产物质量百分数减少,压强对AP分解影响较大,对HTPB分解影响较小。     

NEPE推进剂动态力学特性分析

为了研究NEPE推进剂在不同温度和频率激励作用下的动态力学性能,利用DMAELF3200动态热机械分析仪测定了材料动态力学参数。通过试验,获得了推进剂的储能模量、损耗模量及损耗因子温度谱。由分子运动理论得到了玻璃化转活化能。基于时间-温度等效原理对NEPE推进剂动态粘弹性参数进行等效叠加,得到了移位因子随试验温度变化的规律。结果表明:损耗模量的温度谱曲线在低温段只存在一个峰值(玻璃化转变峰),玻璃化转变温度对频率有依赖性,在1Hz加载频率下转变温度为-62℃;玻璃化转变所需要的活化能为163.8k J·mol-1;移位因子和温度之间的关系遵循Williams-Landel-Ferry(WLF)方程,随试验温度升高,移位因子下降。     

AP/HTPB推进剂组分热分解特性及其匹配关系对推进剂燃速的影响

本文应用差示扫描量热——热重(DSC—TG)技术研究了TMO(过渡金属氧化物)对过氯酸铵(AP)、端羟基聚丁二烯(HTPB)固化胶片热分解反应动力学参数(如活化能E、反应温度T、反应速度常数K、以及热分解速率等)的影响.测定了AP/HTPB/TMO推进剂的燃速.考察了组分热分解动力学参数与推进剂燃速的关系.结果表明,TMO对AP热分解特性和推进剂燃速的影响不是等效的,TMO对HTPB固化胶片的热分解基本无催化作用.由凝聚相燃烧模型进行理论分析发现,若要推进剂维持稳态燃烧,则氧化剂的热分解速率(r_(ox))、热着火延迟时间(t_(ign))与粘合剂的热分解速率(r_f)之间必须具备一定的匹配关系:rox(1-t_(ign)/t)/r_f≤1.推进剂试样的中止燃烧电镜照片验证了这一理论分析的正确性.     

适于RTM 的氰酸酯树脂制备及性能

采用流变仪、DSC、DMA、TGA和介电性能测试方法研究了用于RTM工艺的改性氰酸酯树脂的流变、固化反应特性、耐热性和介电性能。结果表明:改性氰酸酯树脂在90~170℃温度范围内黏度500 m Pa·s,90℃时黏度为280 m Pa·s,适用期10 h;固化反应活化能为39.5 k J/mol,反应级数为0.89;树脂固化后玻璃化转变温度为294℃,热分解温度为420℃;9.375 GHz的介电常数为2.85,损耗角正切5×10-3。     

四酚基乙烷环氧树脂的固化性能

研究了甲基四氢邻苯二甲酸酐(Me THPA)和4,4-二氨基二苯基砜(DDS)两种固化剂对1,1,2,2,-四(对羟基苯基)乙烷四缩水甘油醚环氧树脂(TGE)固化反应及固化性能的影响。通过DSC研究了树脂的固化行为,结果表明Me THPA体系与DDS体系的固化反应活化能分别为65.8和68.4 k J/mol;同时通过DMA、TGA以及万能材料试验机等方法对树脂的热力学和力学性能等进行研究。Me THPA体系的Tg为188℃,初始热分解温度为219.9℃,拉伸强度为33 MPa,弯曲强度为48 MPa。而DDS体系的Tg为203℃,初始分解温度为292.3℃,拉伸与弯曲强度分别为61和93 MPa。     

POM对无烟XLDB推进剂热行为和燃烧性能的影响

为了分析POM(共聚甲醛)降低无烟XLDB推进剂在1～5MPa内燃速的原因,分别测量和分析了含和不含POM的推进剂样品的PDSC(高压热分解)特征量,燃烧波及火焰结构的变化。通过实验发现POM在1～5MPa下使ΔH(推进剂的分解焓)减小265～214J/g;POM在1MPa,5MPa下使推进剂的燃面温度分别由481℃和628℃降至433℃和569℃;理论计算表明:POM在10MPa下使推进剂的爆热、燃温分别由4418.4J/g,3031K降至4397.4J/g,3015K。结果表明,POM对无烟XLDB推进剂的热分解及燃烧过程有明显的抑制作用,这一作用可能降低无烟XLDB推进剂在1～5MPa范围内的燃速。     

CuCr_2O_4/石墨烯复合粒子的制备及其对AP的催化作用

以石墨烯为载体,采用两步法制备了CuCr2O4/石墨烯复合粒子,通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的结构及形貌进行了表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究了CuCr2O4、CuCr2O4/石墨烯、石墨烯及CuCr2O4和石墨烯的混合物对AP的催化效果。结果表明,CuCr2O4纳米粒子较均匀地分布在石墨烯上,CuCr2O4/石墨烯复合粒子使AP高温分解峰温度降至382℃,降低了60℃,表观分解热增加了351J/g,达1188J/g,其催化效果明显优于CuCr2O4、石墨烯及CuCr2O4和石墨烯的混合物。     

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。     

PN-PAA、MPN-PAA共混树脂热固化过程和04热分解过程的研究

借助凝胶时间、DSC和TGA等测试研究了PN-PAA和MPN-PAA共混树脂的热固化过程和热分解过程。凝胶时间（140℃）结果表明共混树脂的交联反应速率比PAA明显趋缓；PN-PAA（1：1）、MPN-PAA（1：1）共混树脂的固化温度比PAA提高约50℃；Kissinger公式和Crane公式计算表明共混树脂比PAA树脂具有更大的热固化反应活化能，但具有基本相同的反应级数；TGA结果表明共混树脂固化物具有很好的热稳定性。其起始热分解温度接近400℃。采用Coats-Redfem方程分析、解释了树脂热分解过程的表观动力学。与PAA树脂比较，共混树脂固化工艺性有较大改善，并具有较好的耐热性，有望用作高温防热复合材料的基体。