光谱法研究GAP热分解机理

运用热裂解-MS、TG—DTG—FTIR、热裂解原位-FTIR研究技术，研究GAP热分解全过程，提出了可能的热分解机理。     

GAP贫氧推进剂及其组分的热失重特性研究

采用热失重法（TG）和微分热重法（TGA）研究了聚缩水甘油叠氮化合物（GAP）贫氧推进剂及其主要组分（AP、KP、AP／KP、GAP）的常压热分解特性，考察了过滤金属氧化物（TMO）催化剂对上述体系热分解特性的影响。实验结果表明，TMO催化剂对GAP、AP、KP及其复合物热分解反应的催化作用不同。     

GAP的合成与化学改性研究进展

聚叠氮缩水甘油醚（GAP）的燃烧热高、燃烧温度低、热稳定性好、燃气洁净以及与氧化剂相容性好,是传统惰性黏合剂端羟基聚丁二烯（HTPB）的有利替代品之一,在高能推进剂配方中广泛使用,但其分子链中存在大体积极性叠氮侧基,阻碍了分子链的运动,降低了主链的柔韧性,导致其力学性能尤其是低温力学性能较差。化学改性可以较好地调节GAP的性能,引起了国内外含能材料研究者们广泛关注。本文详细阐述了一步法、两步法GAP的合成工艺;论述了各种GAP的化学改性方法,阐明了不同结构与性能的关系,分析了存在的问题和不足,展望了未来开发可控易行、绿色环保的高分子量GAP合成策略、性能研究方法以及在高能热塑性弹性体方面的应用前景。     

化学炉自蔓延高温合成AlB2粉体

以Al和B为原料,探究利用化学炉自蔓延高温合成Al B2的新方法。根据热力学基本原理,对化学炉自蔓延高温合成Al B2的绝热燃烧温度进行数值计算,利用XRD和FESEM分别研究合成产物的物相组成和显微组织。结果表明:利用化学炉自蔓延高温合成技术可以成功制备Al B2;常温下Al-B体系的绝热燃烧温度Tad仅为1 261 K;只有当预热温度在1 000 K以上时,才可以实现自蔓延燃烧,燃烧温度Tc为2 053 K;此外,合成产物中还含有杂质相Al B12和残留的Al。     

Mg、Al及Ni粉对GAP燃烧性能的影响

为详细了解金属粉对聚叠氮缩水甘油醚(GAP)燃烧性能的影响规律,采用物理共混方法制备了不同GAP-金属粉(镁、铝及镍)配比的复合材料,并对复合材料的形貌、热分解、燃烧热、质量燃速及燃温性能进行了分析测试。结果表明:所制备复合材料中的金属粉分布均匀,纳米镍粉质量分数为1.5%时,可将GAP氮气离去分解过程的峰温提前4℃,其它两种金属粉则基本无影响;GAP-金属粉复合材料的燃烧热和燃温主要受金属粉自身燃烧热的影响;此外,纳米镍粉对GAP质量燃速的改善效果优于纳米铝粉和微米镁粉。     

GAP/NC交联改性双基推进剂能量及烟雾特性计算研究

利用推进剂能量特性计算程序,计算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性单基球形药为粘合剂的GAP/硝化棉(NC)交联改性双基推进剂的能量性能。以燃烧产物中Al_2O_3、HCl的含量评价其烟雾特性。结果表明,随着增塑剂端叠氮基聚叠氮缩水甘油醚(GAPA)含量的增大,理论比冲先增加后降低。随着粘合剂中GAP含量的增加,理论比冲降低,燃烧温度降低;而且增塑比越小,降低的幅度越大。GAPA含量和GAP含量对推进剂的烟雾特性影响不大。采用4,4'-二硝基-3,3'偶氮氧化呋咱(DNAF)取代AP后,在固体含量为60%,推进剂理论比冲在2600 N·s·kg~(-1)时,其燃烧产物与AP配方相比,N_2含量增加了44%,Al_2O_3含量下降了67%,HCl含量降为0,说明GAP/NC推进剂是一种具有高能量、低特征信号的重要推进剂。     

改性高能太根发射药热分解与燃烧性能研究

利用差示扫描量热法(DSC)、密闭爆发器试验研究了含黑索今(RDX)、聚醚聚氨酯弹性体材料(TPUE)的改性高能太根发射药热分解与燃烧特性,通过三维视频观察了改性高能太根药中止燃烧表面的形貌变化,分析了该类发射药的燃烧机理。结果表明:改性高能太根发射药的热分解过程主要分为由硝化棉、硝化甘油和硝化三乙二醇组成的基体的热分解和RDX的热分解;RDX颗粒的大小对改性太根药的实际燃烧过程产生较大影响。当RDX粒径为8.5μm和45μm时,两种改性太根发射药压力指数相当,其熔融和热分解过程主要发生在凝聚相区。当RDX粒径为90μm时,部分RDX颗粒从太根药基体脱离进入气相区分解燃烧,导致发射药燃面增加,质量燃烧速度加快,燃烧规律性下降;发射药中少量TPUE的加入对发射药燃烧性能影响较小。     

用TG-FTIR研究TNT的热分解

用ＴＧＦＴＩＲ技术研究了２，４，６三硝基甲苯（ＴＮＴ）在高纯氮气和等速升温（１０℃／ｍｉｎ）条件下的缓慢热分解行为，测定了分解气体产物的组成。实验表明ＴＮＴ在２２４．１６℃时分解速度达到最大，其主要分解产物为１，３，５三硝基苯和ＣＯ２。由此推断的ＴＮＴ缓慢热分解过程、步骤以及ＴＮＴ的热分解机理与Ｓｈａｃｋｅｌｆｏｒｄ报道的一致。     

共聚型含氟GAP基热塑性弹性体的合成与性能

为提高聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的综合性能,利用共聚型含氟GAP二元醇为预聚物,丁二醇(BDO)为扩链剂,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)作为固化剂,合成共聚型含氟GAP基热塑性弹性体.分别采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG/DTG)、拉伸试验和扫描电镜(SEM)对其化学结构、相对分子质量、玻璃化转变温度、热稳定性和力学性能进行表征.结果表明共聚型含氟GAP基热塑性弹性体的数均相对分子质量为33520,玻璃化转变温度为-33.3℃,热分解温度大于220℃,断裂强度为5.94 MPa,断裂伸长率为886％,具有良好的热稳定性和优异的力学性能.此外,利用慢烤燃法研究了共聚型含氟GAP基热塑性弹性体/铝粉的热分解特性,结果证实共聚型含氟GAP基热塑性弹性体/铝粉烤燃响应温度达到301℃,热分解反应可释放更多热量.     

用TG—FTIR研究TNF的热分解

用ＴＧ－ＦＴＩＲ技术研究了２，４，６－三硝基甲苯（ＴＮＴ）在高纯氮气和等速升温（１０℃／ｃｍ）条件下的缓慢热分解行为，测定了分解气体产物的组成，实验表明ＴＮＴ在２２４．１６℃时分解速度达到最大，其主要分解产物为１，３，５－三硝基苯和ＣＯ２。由此推断的ＴＮＴ缓慢热分解过程，步骤以及ＴＮＴ的热分解机理与Ｓｈａｃｋｅｌｆｏｒｄ报道的一致。     

硝基胍发射药燃烧性能的模拟

分析了硝基胍热分解和燃烧的特征，提出了ＮＱ燃烧初期热分解的假设，并推导了ＮＱ发射药的燃速和燃烧速压指数公式。     

镁粉粒度对Mg/PTFE贫氧推进剂燃烧性能的影响

为研究镁粉粒度对Mg/PTFE贫氧推进剂燃烧性能的影响,采用粒度为86.66,56.89,29.97,25.55μm的四种球形镁粉与聚四氟乙烯粉复合处理,DTA-TG分析热分解特性,用高速摄影仪测推进剂线性和质量燃烧速度,用红外测温仪测其火焰温度。实验结果表明:随着镁粉粒度的减小,复合物的热分解峰温度降低不明显,但推进剂的质量燃速和线燃烧速度显著提高,增幅最多达3倍,燃烧火焰温度也随之升高了170℃。     

化学共沉淀工艺制备钛酸锶钡纳米粉体

以硝酸钡、硝酸锶、草酸和钛酸丁酯为原料,采用草酸盐共沉淀法制备草酸氧钛锶钡(BSTO,Ba0.6Sr0.4TiO(C2O4)2·4H2O)前躯体粉体,将该前躯体800℃煅烧4h得到钛酸锶钡(BST,Ba0.6Sr0.4TiO3)纳米粉体。用差热分析仪研究BSTO的热分解过程,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究钛酸锶钡粉体的相组成和微观形貌。结果表明:BSTO前驱体的热分解过程可以分为失去结晶水、草酸氧钛跟(TiO(C2O4)22-)分解和BST结晶化3个阶段;所制备的钛酸锶钡粉体为高纯立方晶相,粉体呈类球状,平均粒径约为100nm。     

BAMO/GAP无规共聚物/N100/IPDI体系胶片性能研究

采用3,3-双叠氮甲基氧丁环(BAMO)/叠氮缩水甘油醚(GAP)无规共聚物为预聚物,多异氰酸酯(N100)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂合成了BAMO/GAP无规共聚物/N100/IPDI体系的粘合剂胶片,并对其进行了FT-IR、DSC、TG-DTG表征和力学性能测试。实验表明,所得的粘合剂胶片拉伸强度可达0.87 MPa,断裂延伸率大于106%,玻璃化转变温度在-50℃左右,热分解起始温度为217.0℃,具有较好的热稳定性。     

氧化剂/可燃物双元体系热分解动力学

利用差热分析技术研究了四种燃料（MEL，PVA，MC，AC)及其和氧化剂组成的二元混合物的热分解反应，并进行了只许象动力学分析。结果表明，氧化剂／燃料又元体系的热分解较为复杂。利用Kissinger方法进行数据处理，发现一些混合物的热分解反应的Tp-β关系不符合Kissinger方程的条件，对此进行了分析，同时，估计了氧化剂／燃烧过程中的相互作用。     

含能材料热释放过程的特性

研究由缩水甘油基叠氮聚合物GAP(Glycidy lazide polymer)和HMX颗粒组成的含能材料的热释放过程，以便说明确定燃烧速度过程的速率。由于GAP是一种含能聚合物并且自身可燃，所以添加HMX能增加火焰的温度并改变燃速的特性。试验观测指出：气相结构包括二级气相反应：即通过第一级反应区控制的燃烧速度和在第二级反应区形成的最终火焰。从第一级反应区返回的热流量传递到燃烧表面以提高压力增加值并且当压力已增加时在燃烧表面未改变的剩余物要释放热量。……随着压力的增加而增加。     

GAP基聚氨酯包覆单基发射药能量与燃烧性能

为改善单基药的燃烧性能,以聚叠氮基缩水甘油醚(GAP)基聚氨酯为包覆材料,采用"预混-喷涂-固化"工艺对4/7单基药进行包覆。采用三维视频显微镜观察了包覆效果。差示扫描量热法研究了GAP基聚氨酯与单基药相容性。通过理论计算和密闭爆发器试验研究了包覆单基药能量和燃烧性能。结果表明,GAP基聚氨酯包覆层厚度较为均一,与单基药粘结良好,且二者相容。GAP基聚氨酯的加入使得发射药火药力和爆温均下降,但火药力降幅明显低于惰性高分子。GAP基聚氨酯包覆单基药具有显著的燃烧渐增性,随着包覆量的增大,渐增性逐渐增强。与单基药相比,包覆量为7.05%、9.67%和11.88%时,包覆单基药的燃烧分裂点相对压力值由0.151分别后移至0.453、0.480和0.489,燃烧渐增因子由0.090分别增大至0.293、0.340和0.358。     

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。     

微流控技术制备微米级DAP-4基含能复合微球及性能研究

为提高分子钙钛矿含能材料（DAP-4）的装药工艺安全性,采用同轴型液滴微流控技术,改变黏结剂聚叠氮缩水甘油醚（GAP）和硝化纤维素（NC）的复合比例（占DAP-4质量的2%）实现了DAP-4基含能复合微球的球形化造粒。通过扫描电镜、X射线衍射仪、差热扫描量热仪、热失重分析仪、高速摄影、撞击感度测试仪和摩擦感度测试仪等系统测试和分析了样品的宏微观形貌、晶体结构、热性能、燃烧性能、机械感度等。结果表明：黏结剂GAP与NC的比例为4∶1时,DAP-4基复合微球（GN41）的球形化效果最好;对DAP-4进行球形化造粒后不会改变其晶体结构,热分解峰温略有提前;DAP-4基复合微球的燃烧时间比原料有轻微延长,总体依然表现出非常平稳的持续燃烧,保留了其优异的燃烧性能;GN41微球在降低机械感度的同时显著改善了流动性,提高了装药工艺安全性。     

含不同燃速催化剂的NC/GAP复合球形药的制备与热分解性能

为了改善燃速催化剂在固体推进剂药柱中的分散均匀性,提高其催化效率,采取内溶法分别制备了含燃速催化剂Fe_2O_3、Cu O、CNTs以及Cu_2Cr_2O_5的硝化纤维素/聚叠氮缩水甘油醚复合球形药,并对其形貌、粒径、塑化性能、热分解性能等进行了测试与分析。结果表明,采取内溶法工艺制备的含燃速催化剂NC/GAP复合球形药,圆球化程度高,流散性好,球形药颗粒粒径可控;燃速催化剂以物理共混的方式引入NC/GAP复合球形药,对NC和GAP的分子结构未产生影响。另外,燃速催化剂的加入促进了NC/GAP球形药的热分解。含Fe_2O_3、CuO、CNTs以及Cu_2Cr_2O_5的复合球形药比纯NC/GAP球形药的起始热分解温度分别降低12.15,15.38,15.42℃和13.97℃,其中CuO和CNTs的催化效果较明显。