P(BAMO/AMMO)基含能热塑性聚氨酯弹性体的性能研究

分别采用基团加和法和燃烧热法得到含不同聚(3,3'-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷)(PBAMO)和氨基甲酸酯硬段含量P(BAMO/AMMO)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成热。研究了PBAMO、氨基甲酸酯硬段的含量对ETPE生成热的影响。采用最小自由能法优选出一组P(BAMO/AMMO)ETPE基推进剂配方。计算了理论比冲。测试了P(BAMO/AMMO)ETPE基推进剂的静态拉伸强度、断裂延伸率、摩擦感度、撞击感度和燃速压力指数。结果表明,随着PBAMO质量的增加、氨基甲酸酯硬段含量的降低,P(BAMO/AMMO)ETPE的生成热增加。优选的15/5/20/38.5/18/3.5-P(BAMO/AMMO)/Bu-NENA/RDX/AP/Al/催化剂推进剂的理论比冲为2699.51 N·s·kg-1(燃烧室压强为10 MPa)。此推进剂的静态拉伸强度为1.22 MPa,断裂延伸率为11.37%。包覆固体填料可显著降低推进剂预混物料的机械感度,使特性落高H50增加37 cm,摩擦感度下降36%,6~15 MPa压力范围内的燃速压力指数n=0.37。     

AMMO推进剂的燃烧

研究决定和控制一种高能叠氮聚合物燃速的物理化学参数,这种聚合物为叠氮甲基甲基氧杂环丁烷(AMMO),含有一个高能叠氮基团。热分解和燃烧特性的实验结果表明,AMMO的热分解过程分二个阶段,第一阶段为叠氮基裂开放出氮气,放热反应;第二阶段为第一阶段分解的残渣进行不放热的分解反应。AMMO的燃速约为聚叠氮缩水甘油醚(GAP)推进剂的50％,与双基推进剂相同;燃速的压力敏感度也与双基推进剂相同。燃烧波温度分布测定结果表明,从气相进入燃面的热反馈量随压力增大而增加,燃面温度及燃面附近的放热量随压力增大而减小。     

基团加和法估算含能热塑性聚氨酯弹性体的生成焓

采用基团加和法估算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、聚硝酸酯缩水甘油醚(PGN)、聚2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(PBAMO)、聚2-甲基-2-硝酸酯基氧杂环丁烷(PNIMMO)、2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)2-叠氮甲基2-甲基氧杂环丁烷(AMMO)共聚物(PBAMO/AMMO)等为软段,以二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯等为硬段,1,4-丁二醇为扩链剂的含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成焓.结果表明,随着硬段含量的增加,ETPE的生成焓降低,当硬段为MDI时,所制备的ETPE的生成焓高于其他硬段聚合物,叠氮化合物为软段的ETPE生成焓高于硝酸酯类化合物的.故通过对ETPE的能量预估和结构推断可以为设计具有高能量水平的ETPE提供依据.     

ETPE黏结剂对RDX-Al体系的包覆研究

为了研究以3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷(AMMO)为基合成的含能热塑性弹性体(ETPE,数均分子量在20000左右)作黏结剂对黑索今(RDX)-铝粉(Al)体系炸药造型粉感度的影响,对ETPE,RDX和Al粉三者的接触角进行了测定,由接触角结果计算出ETPE与RDX和Al粉...     

PVB基高固体含量螺压推进剂力学性能

为了研究聚乙烯醇缩丁醛(PVB)基高固体含量推进剂的力学性能,采用静态力学试验分析了不同黏度PVB、黏度为45 m Pa·s和300 m Pa·s的PVB配合和增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)对PVB基高固体含量推进剂力学性能的影响。采用动态热机械分析(DMA)研究了不同黏度PVB和两种增塑剂对PVB基推进剂动态力学性能影响。结果表明,随着PVB黏度增加,推进剂高温(50℃)拉伸强度增大,常温(20℃)和高温延伸率降低。黏度为45 m Pa·s与300 m Pa·s的PVB以1∶3的质量比配合做粘合剂可使推进剂拉伸力学性能达到含这两种单一黏度PVB的推进剂的中间值。用ATBC替代DBP,推进剂的低(-40℃)、常温延伸率下降33%。含黏度为45 m Pa·s PVB的PVB基推进剂有较强的α-转变。含增塑剂DBP的推进剂有较强的β-转变。     

浇铸型高能CMDB推进剂的力学性能

研究了硝化棉种类和含量、高氯酸铵粒径,以及双基球和黑索今含量等对复合改性双基(CMDB)推进剂力学性能的影响。结果表明,随着含氮量12.0%的NC的降低,CMDB推进剂20℃和50℃下的拉伸强度和延伸率均显著降低。在CMDB推进剂中添加适量含氮量13.0%的NC和12.6%的NC均有助于提高推进剂拉伸强度;含氮量13.0%的NC不利于改善推进剂的延伸率;而含氮量12.6%的NC有助于提高推进剂的低温延伸率,但对推进剂高温延伸率影响不显著。在CMDB推进剂中添加适量的双基球对提高推进剂的拉伸强度和延伸率均有利。AP的粒径对CMDB推进剂力学性能影响显著,小粒径的AP有利于提高推进剂的拉伸强度,而大粒径的AP有利于改善推进剂的延伸率。随着RDX取代AP量的逐渐增大,CMDB推进剂在高温和常温下的拉伸强度先增大后减小,而延伸率先增减小后增大。     

AMMO聚合物的特性

叠氮聚合物不依赖氧化反应可以继续燃烧。它是满足未来固体推进剂高能和低易损性要求的典型高能物质。用以氧杂环丁烷骨架为基础的叠氮化物AMMC探讨了其聚合条件、低温物理特性以及对光的反应     

国外叠氮氧杂环丁烷基推进剂研究

综述了国外叠氮氧杂环丁烷推进剂的研究情况．涉及燃烧性能、燃烧机理、热分解、力学性能与安全性能研究几方面,并分析归纳了国外此类推进剂的研究特点与发展趋势。     

AP/AMMO推进剂的燃速特性

用套罩式药条燃烧试验装置研究了AMMO(叠氮甲基-3′甲基氧杂环丁烷)作高氯酸铵基推进剂的粘合剂时推进剂的燃烧特性。实验证明,使用平均粒径为200μm的高氯酸铵(AP)基推进剂在初始温度为298K、压力为2.0MPa时燃速约为6.3×10~(-3)m/s,压力指数较低为0.16。当有1/3的AP平均粒径为63μm时,在同样温度和压力下推进剂燃速可达13×10~(-3)m/s,压力指数也增加为0.5。用这种小颗粒AP的推进剂在压力为2.0MPa时温度敏感系数为0.31％/K。     

BAMO·THF复合推进剂能量特性计算与分析

利用最小自由能法研究了以3，3-二叠氮甲基氧丁环（BAMO）与四氢呋喃（THF）共聚醚（PBT）为粘结剂，高氯酸铵（AP）、黑索今（RDX）、铝粉（Al）、二硝酰胺铵（ADN）为固体填料，不同增塑剂条件下推进剂比冲变化规律。理论计算表明：以2，2-二硝基丙醇缩甲醛与2，2-二硝基丙醇缩乙醛等质量比混合物（A3）、硝化甘油与二乙二醇二硝酸酯等质量比混合物（NG／DEGDN）作增塑剂时，推进剂比冲随RDX含量变化呈抛物线形，固体填料存在最佳添加比；NG／DEGDN增塑体系推进剂比冲高于A3体系。15％ADN取代AP时，由于燃烧产物平均相对分子质量降低，推进剂比冲显著提高。     

JMZ发射药力学性能研究

为了获得高能量、高强度发射药,对由硝酸酯增塑的聚环氧乙烷四氢呋喃共聚醚(PET)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)为主要成分的发射药体系(JMZ发射药),采用材料试验机、热机械分析仪等研究了在不同温度条件发射药的压缩、冲击强度和动态力学性能,得出了PET预聚体相对分子质量和官能度、固化剂用量等对发射药力学性能的影响规律。结果表明:PET预聚体为2官能度时,随着其相对分子质量的增加,发射药冲击性能明显下降;PET预聚体为3官能度时,其相对分子质量对发射药抗冲击性能影响减小;当固化剂用量为预聚体固化所需量2.0～4.5倍时(发射药体系含20%NC),发射药的抗冲和抗压综合性能较优。采用3官能度PET预聚体及适当过量固化剂,可获得力学性能较好的JMZ发射药。     

RDX对改性单基发射药燃烧性能的影响

为提高单基发射药(硝化棉/二硝基甲苯/邻苯二甲酸二丁酯/二苯胺,NC/DNT/DBP/DPA)的能量,在单基发射药中加入不同含量(5%、10%、15%、20%)、不同粒度(0.2,3.7,7.6,100.0μm)的黑索今(RDX),制备并得到改性单基发射药。通过密闭爆发器实验研究了RDX含量、粒度对改性单基发射药燃烧性能的影响规律。实验结果表明:在RDX粒度为7.6μm时,改性单基发射药的燃速随RDX含量的增加先降低再升高,在RDX含量为10%附近存在一个最小值;在50~p_(dpm)MPa(p_(dpm)为最大压力陡度所对应的压力值),改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。当RDX含量为5%时,改性单基发射药的燃速随RDX粒度的减小而减小;在50~p_(dpm)MPa,粒度为0.2,3.7μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均小于1,粒度为7.6,100.0μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。     

DNTF含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响

采用动态力学分析(DMA)研究了不同含量3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对DNTF-CMDB(DF)推进剂动态力学性能的影响,获得了DF系列推进剂的多频动态力学性能特征量。结果表明,DF推进剂的动态力学过程除了α转变外,有两个β转变峰,其中β1转变峰是DNTF的作用。DNTF的含量对DF系列推进剂高低温动态力学性能有较大影响;α转变的损耗角正切tanδ的峰温Tα及α和β转变的自由体积膨胀系数αf均与NG/NC和DNTF/NC含量比的组合合量相关;当DNTF含量为20%时,推进剂具有最佳的高低温力学性能。     

螺压硝胺改性双基推进剂对机械刺激的安全性分析

为考察螺压硝胺改性双基推进剂对机械性激励的安全性,采用无溶剂螺压成型工艺制备了7种RDX含量不同的硝胺改性双基推进剂样品,依据国军标方法研究了含不同RDX的螺压硝胺改性双基推进剂的摩擦感度、撞击感度和枪击感度。结果表明, RDX的加入提高了硝胺改性双基推进剂的摩擦感度和撞击感度,同时增加了其枪击条件下的燃烧概率。     

DNTF在螺压高能硝胺改性双基推进剂中的应用

为探索3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)对改性双基推进剂(RDX/Al/CMDB)的影响,以DNTF逐渐取代螺压高能硝胺改性双基推进剂中的RDX进行验证试验。表征了引入DNTF后改性双基推进剂的工艺性能、力学性能、燃烧性能、安全性能以及能量特性。研究结果表明:DNTF的引入对推进剂加工工艺性能及化学安定性无不良影响; DNTF的引入不仅可以提高推进剂能量,对改善推进剂力学性能以及降低机械感度也是有益的。DNTF的引入可以适当提高推进剂燃速; 在引入的DNTF含量不超过10%时,燃速压力指数所受影响不明显。     

硝胺粒度及类型对BAMO-AMMO基ETPE发射药燃烧性能的影响

通过密闭爆发器实验研究了硝胺粒度及类型对BAMO-AMMO基发射药燃烧性能的影响规律。结果表明,在50～260MPa范围内,BAMO-AMMO基发射药燃速压力指数较高,约1.2;在75～175MPa和175～260MPa的压力区间,压力指数存在转折,从1.2下降到1;RDX粒度越大,BAMO-AMMO基发射药燃速和压力指数越大;通过RDX粒度的级配或两种氧化剂(RDX和HMX)混合使用可以提高BAMO-AMMO基发射药在中高压段(75～260MPa)的燃速,也可降低此压力范围内的燃速压力指数,但不显著;氧化剂类型(RDX,HMX)不同的BAMO-AMMO基发射药相比,以HMX为氧化剂的样品燃速较低,压力指数较高。     

短切碳纤维对AP/HTPB底排推进剂力学性能的影响

为了提高高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排推进剂的力学性能,在原始AP/HTPB底排推进剂配方中添加质量分数分别为0.3%和0.5%的2 mm短切碳纤维。对含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂进行静态单轴拉伸、压缩性能实验。用扫描电镜(SEM)进行试件断裂面微观分析。实验结果表明:添加质量分数为0.3%和0.5%的2 mm碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的拉伸强度分别提高了11.7%和33.0%,压缩强度分别提高2.1%和7.8%。短切碳纤维分布在HTPB基体中。短切碳纤维与HTPB基体的黏结性能良好。新型含短切碳纤维的AP/HTPB底排推进剂的破坏主要由AP颗粒脱粘引发。短切碳纤维对HTPB基体中微裂纹的发展有抑制作用。显示短切碳纤维是良好的AP/HTPB底排推进剂的增强体。     

含偶氮四唑胍的改性双基推进剂性能（英）

采用浇铸工艺制备了含偶氮四唑胍盐(GZT)的RDX-CMDB推进剂,系统地研究了含GZT的RDX-CMDB推进剂的能量性能、燃烧性能和热安全性能等。理论计算和实验研究结果表明:RDX-CMDB推进剂的比冲、爆热和燃温随GZT含量的增加而降低,15%的GZT使推进剂的比冲降低了29.2 s,爆热降低了1248 kJ.kg-1,燃烧温度降低了800 K;RDX-CMDB推进剂的成气量随GZT含量的增加而增加,15%的GZT使成气量增加了10.73 mol.kg-1;GZT使RDX-CMDB推进剂燃烧更完全,且高温下(200℃以上)更容易燃爆,但对推进剂在100℃下的热安全性能无明显影响;对于不含有机铅铜催化剂的RDX-CMDB推进剂,G ZT使推进剂燃速升高,压强指数降低,15%的G ZT使推进剂7 MPa下的燃速提高了1 mm.s-1,使7～10 MPa间的压力指数由0.86降低到0.70;对于含有机铅铜催化剂的RD X-CMD B推进剂,G ZT使推进剂的压力指数升高,燃速降低,15%的G ZT使推进剂7 MPa下的燃速下降了3 mm.s-1,7～10 MPa间的压力指数由0.47上升到0.69。热行为研究表明,GZT表现出一单独的分解失重过程。     

短切纤维对RDX/TNT熔铸炸药的力学改性

采用玻璃纤维、聚酯纤维、铝纤维、碳纤维4种短切纤维作熔铸炸药力学性能改性剂,研究了压缩、拉伸力学实验中短切纤维的种类、添加量和长度对RDX/TNT 65/35熔铸炸药力学性能的影响。结果表明,聚酯纤维对压缩强度的改善效果最佳,添加量为0.4%时压缩强度达27.94 MPa。铝纤维会显著降低炸药的拉伸强度和拉伸延伸率。玻璃纤维添加量为0.2%时拉伸、压缩力学性能均低于不掺杂纤维材料的RDX/TNT 65/35熔铸炸药。添加量在0.2%～1.0%时,65/35-RDX/TNT的压缩力学性能随玻璃纤维用量的增加而升高。添加量分别为0.01%和0.05%时,使用3 mm碳纤维的炸药拉伸力学性能好于使用6 mm碳纤维,掺杂0.05% 3 mm碳纤维的炸药各项拉伸力学性能最好。