高能发射药有效安定剂消耗反应动力学研究

对不同温度(95℃、85℃、75℃和65℃)下分别老化不同时间的高能硝铵发射药、太根发射药和硝基胍发射药进行了有效安定剂含量的跟踪测试。通过数据分析获得了有效安定剂消耗反应的动力学参数Ea、lnA和最可几机理函数g(α)。结果表明,g(α)=-ln(1-α)能够较好地描述高能发射药中安定剂的消耗反应,回归相关系数大于0.98,置信度大于95%。高能发射药中有效安定剂消耗反应的活化能在110~160 kJ.mol-1之间,高能硝胺发射药安定剂反应的活化能高于太根发射药,硝基胍发射药介于两者之间。     

DEGDN混合硝酸酯发射药的化学安定性

采用120℃甲基紫和106．5℃维也里法研究了硝酸酯含量、二号中定剂含量对硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的化学安定性的影响。结果表明,随着硝酸酯含量的增加,硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的维也里重复10次法和至1小时法的变色时间缩短,甲紫基变色时间也变短;随着二号中定剂含量的增加,硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的维也里和甲基紫变色时间增长。热加速老化试验预估维也里和甲基紫安定性时间偏短的硝化二乙二醇混合硝酸酯发射药的安全贮存寿命为40年,满足了火炸药安全贮存寿命的要求。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷与固体推进剂常用安定剂的相容性研究

利用高压DSC研究了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)与固体推进剂常用安定剂Ⅱ号中定剂(C2)、2-硝基二苯胺(2-NDPA)、二苯胺(DPA)、间苯二酚(Res)等的相容性.结果表明,TNAZ与C2、2-NDPA、DPA、Res等安定剂均不相容.     

用于双基推进剂的新型安定剂

介绍了国外对新型二酰苯胺类安定剂研究的新进展。通过对推进剂样品进行的耐热、加热、贮存等安定性试验，评定了含二酰苯胺化合物推进剂的安定性能。用贝特洛定律估算了该推进剂的半衰期，并同常规推进剂作了对照和比较，结果指出二酰苯胺类化合物是双基推进剂良好的安定剂。     

四种典型安定剂对硝化棉热安定性能的影响

采用差热分析、差示扫描量热、绝热加速量热等热分析技术研究了四种典型安定剂(二苯胺、N,N'-二甲基-N,N'-二苯脲、3-甲基-1,1-二苯基脲和N-甲基-4-硝基苯胺)对硝化棉热分解行为的影响,获得了不同情况下硝化棉试样的热分解参数.非等温量热法计算结果表明,添加四种典型安定剂后硝化棉的热爆炸临界温度分别提高了0.06,0.82,1.00和1.56 K;绝热加速量热实验显示,安定剂对硝化棉绝热分解初期的温升速率和初始压力影响有限,但使硝化棉的最高温升速率分别降低了0.39,0.64,0.70和0.65 K·min-1;通过中断回扫实验探究了热历史对硝化棉试样热分解行为的影响.结果表明,四种安定剂热安定性效果明显,虽然硝化棉热分解初期受安定剂的影响较小,但随着热分解反应的进行,硝化棉热分解产物引起的剧烈自催化分解可以通过与安定剂进行快速反应而得到缓解,并降低热历史对硝化棉热分解反应的影响.对比可知,N-甲基-4-硝基苯胺对硝化棉自催化分解的抑制作用最为明显.     

双醋发射药热安定性分析

采用差动热分析仪和扫描电子显微镜研究了双醋-11发射药的失效机理，并与双芳-3及双迫等发射药进行了对比分析，探索了发射药安定性变化规律，评估了双醋发射药的热安定性，得到了无论是采用双芳-3发射药还是双迫发射药的安定性判别标准来衡量双醋发射药的热安定性都不可行的结论。     

甲基紫试验用于长贮发射药安全性检测的可行性探讨

用加热试验和化学分析法测定了三种老化单基药、三种老化双基药及一种三基药分别在134.5℃和120℃甲基紫试验中甲基紫试纸的变色时间(tc)和发射药中安定剂含量随老化时间(ta)的变化。用方差检验分析了tc-ta关系数据。结果表明,tc-ta关系对单基药是显著的,对双基药和三基药不显著。认为甲基紫不适用于检验双基药和三基药的安定性。     

叠氮硝胺发射药的贮存性能研究

为研究叠氮硝胺发射药的贮存性能,采用热老化加速寿命试验预估发射药贮存寿命,通过理化性能试验、14.5mm机枪试验研究叠氮硝胺发射药长期贮存后的理化性能、内弹道性能。结果表明,采用热加速老化法预估叠氮硝胺发射药的安全存储寿命(常温30℃)为63a,与普通双基吸收药相比,具有更好的安定性;长贮23a以上的叠氮硝胺发射药理化性能、安定性、内弹道性能稳定。研究表明叠氮硝胺发射药可以满足弹药装药长期贮存使用要求。     

改善高燃速推进剂安定性的途径

DSC、甲基紫试验和失重试验研究了高燃速推进剂的热安定性。借助热加速老化试验,得到了65℃、75℃、85℃和95℃下推进剂热分解期间有效安定剂随时间的变化曲线。在寿命计算中,视消耗50%有效安定剂所需时间(τ)为推进剂安全储存寿命的终点。对不同温度(T)下的τ值,用线性最小二乘法按Bethelot方程T=a+blogτ进行了拟合。借助所得方程,预估了30℃时4种高燃速推进剂的安全储存寿命。结果表明:含1,3 二甲基 1,3 二苯脲(C2)和CdO的推进剂(A)、含间苯二酚(ReS)、C2和CdO的推进剂(B)和含C2和ReS的推进剂(C)的相对热安定性的降低次序为:A>B>C。用安定剂CdO部分或全部取代ReS可使高燃速推进剂的热安定性提高,储存寿命延长。密闭储存是改善含ReS推进剂安定性和延长该推进剂储存寿命的有效途径。     

双基发射药与底火剂的相容性

用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究了两种双基发射药SB-1和SB-2与底火剂(WX-击发药)的相容性。DSC试验结果表明,在底火剂(WX-击发药)与双基发射药SB-1和SB-2的混合体系中底火剂的DSC分解峰温分别升高了8.8℃和7.4℃;VST试验结果也表明,该两混合体系的净增放气量ΔV均小于0.6mL.g-1,因此,认为两体系相容。从"局部化学"的观点分析讨论了混合体系DSC分解温度升高的原因,认为WX-击发药的DSC温度升高是分解过程受到挥发或气化的硝化甘油(NG)与叠氮硝胺(DA)气体的抑制。     

三元混合溶剂对高氮含量单基发射药性能的影响

为了提高高氮含量单基发射药硝化棉/二硝基甲苯/二苯胺(NC/DNT/DPA)的力学性能,在醇酮溶剂中外加3%的辅助溶剂(二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、环己酮、环己烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯)形成三元混合溶剂,对高氮量硝化棉进行塑化成型,获得相应的单基发射药。通过扫描电镜观察单基发射药样品的微观结构,采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了单基发射药的力学性能,通过密闭爆发器实验研究了辅助溶剂对单基发射药能量及燃烧性能的影响。结果表明:当有辅助溶剂加入时,高氮量单基药的力学性能提高,其中添加3%乙酸丁酯的试样在低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下试样的抗压强度分别提高了15.7%、4.3%和17.7%,抗冲击强度分别提高了29.9%、96.9%和170.0%;辅助溶剂的加入,对单基发射药的燃烧影响较小;与基础单基发射药相比,三元混合溶剂制备的单基发射药火药力均有小幅下降。     

改性单基发射药温度系数研究

采用"浸渍-钝感-包覆"工艺,制得了改性单基发射药。采用密闭爆发器和857-30 mm制式弹道炮研究了该发射药的燃烧性能和内弹道性能。分析了改性单基发射药的结构。结果发现,与制式单基发射药相比较,改性单基发射药无论是常温还是高低温,初速至少提高5%。所制得的改性单基发射药在857-30 mm制式弹道炮上具有低温度系数的特点,这是由端面封堵拉链状结构的形成及药体表面变软引起的。     

发射药的火焰燃烧温度计算与测定分析

采用绝热火焰的定压近似计算法,对单基药H100和H130、双基药SF-3、改性双基药171-25和GT的火焰燃烧温度进行计算,并采用比色红外测试仪测量发射药的实际温度.结果表明,H130、SF-3试验结果与计算值比较吻合,其最高燃烧温度为2188 K和2230 K;用于热源时,双基药的性能优于单基药;利用该比色测温仪无...     

二苯胺对硝化棉的等温热分解动力学的影响

为研究二苯胺(DPA)对硝化棉(NC)的等温热分解动力学的影响,采用等温热分解量气装置,获得378.15～398.15 K时NC/DPA(3%)混合样品热分解产生气体的压力随时间变化曲线,该曲线中存在明显的拐点。通过Arrhenius方程和模式配合法获得NC/DPA(3%)混合样品在拐点前和拐点后的等温热分解动力学参数。采用Berthelot方程外推得到不同温度下NC/DPA的贮存寿命。结果表明,拐点前NC/DPA(3%)混合样品的活化能为164.6 kJ·mol~(-1),拐点后NC/DPA(3%)混合样品的活化能为150.4 kJ·mol~(-1);与原料NC相比,拐点前NC/DPA(3%)混合样品的活化能提高17.7 kJ·mol~(-1);以分解深度0.1%作为评判标准,室温下NC/DPA(3%)混合样品可贮存18.3年,表明添加3%DPA后可延长NC贮存寿命7.7年。     

储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃烧现象分析

利用单幅照相、微热电偶测温、扫描电镜（SEM）、俄歇电子能谱（EDS）以及X射线衍射（XRD）研究了Al/AP/HTPB推进剂（P-A0）、Al/储氢合金/AP/HTPB推进剂（P-A10）和储氢合金/AP/HTPB推进剂（P-A17）的火焰结构、燃烧表面温度、熄火表面形貌、熄火表面残留元素以及熄火表面残留化合物。结果表明,相对于P-A0,P-A10和P-A17燃面上方有更加猛烈的喷射现象;P-A10和P-A17的燃面温度分别提高了5.92℃和7.45℃,凝聚相反应区域分别扩大了13.13%和4730%;P-A17熄火表面相对平整,突起的合金团表面大部分被氧化;P-A10和P.A17熄火表面残碳量相对P-A0分别减少了15.81%和27.61%,说明储氢合金可以提高AP/HTPB推进剂有机组分在燃面处的燃烧效率;P-A0,P-A10和P-A17熄火表面Al含量依次减少,而Al2O3含量依次增多,说明储氢合金的燃烧效率高于Al。储氢合金替代Al作为燃烧剂,可以明显改善AP/HTPB推进剂的燃烧性能。     

无壳弹发射药的吸湿性和热安定性研究

测定了无壳弹发射药和参比火药：９／７单基药,双基推进剂在ＲＨ９０％￣９９％,ＲＨ７５％￣１９．５℃条件下的吸湿性。９５℃减量实验及ＤＴＡ实验结果表明,无壳弹发射药比参比火人有较大的吸湿性,而湿度对其热安定性有一定的影响。     

叠氮硝胺发射药表面钝感新技术

为解决高增塑剂含量的高能发射药表面钝感问题,采用小分子多炔基化合物均苯三甲酸三炔丙酯（TPTM）作为钝感剂前驱体,经喷涂工艺渗入叠氮硝胺发射药表层后与基体组分1为解决高增塑剂含量的高能发射药表面钝感问题,采用小分子多炔基化合物均苯三甲酸三炔丙酯（TPTM）作为钝感剂前驱体,经喷涂工艺渗入叠氮硝胺发射药表层后与基体组分15-二叠氮基-3-硝基-3-氮杂戊烷（DIANP）反应,形成交联网状大分子钝感剂,并通过密闭爆发器实验和热加速老化实验表征了钝感效果。实验结果表明,TPTM与DIANP在50 ℃下即可完全反应,采用TPTM对叠氮硝胺发射药进行表面钝感处理后,发射药的初始燃烧活度大幅度降低,渐增性燃烧特征量L_m/L₀达到1.8左右,B_m值在0.5左右,并且在50 ℃加速老化6个月以后燃烧性能基本不变。以小分子多炔基化合物作为钝感剂前驱体的方法适用于对叠氮硝胺发射药进行表面钝感处理,并且钝感效果良好,满足长储稳定性的要求。     

GAP基热塑性弹性体改性单基发射药的热行为及力学性能

为改善单基发射药的力学性能,制备了聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性(GAP-ETPE)不同含量的单孔管状改性单基发射药,通过甲基紫试验和真空安定性试验、差示扫描量热法(DSC)研究了发射药热安定性和热分解过程,并测试了其冲击和压缩性能,分析了GAP-ETPE含量的变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明:随着GAP-ETPE含量的增加,改性单基药的热安定性逐渐提高,热分解放热峰温、放热量和密度逐渐降低;低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(50℃)下改性单基发射药试样的冲击强度和压缩率提高、抗压强度降低。与空白试样相比,GAP-ETPE含量为30%时,低温、常温和高温下试样的冲击强度分别提高了161.4%、160.1%和164.0%,压缩强度分别降低了23.6%、28.8%和33.1%,压缩率分别提高了246.4%、233.9%和266.0%。     

某镁铝贫氧推进剂吸湿与点火失效分析

为分析某航天型号镁铝贫氧推进剂失效机理,利用显微形貌分析、X射线衍射(XRD)、热分析和高速摄影等测试了贫氧推进剂的成分、热分解规律以及常压点火性能。结果表明,吸湿后推进剂中的高氯酸铵(AP)发生结块,Mg被氧化后与水作用生成Mg(OH)_2。未吸湿的推进剂在420℃前仅有AP的晶型转变及热分解失重,而吸湿后推进剂热稳定性变差,90℃下即开始失重,420℃前有四个分解步骤:水分挥发、Mg(ClO_4)_2热分解及AP与Mg(OH)_2分解。采用电点火头在常压下点燃后,未吸湿推进剂可以稳定燃烧,而吸湿后的推进剂无法被引燃。分析认为,导致推进剂点火失效的原因是AP结块和活性镁含量降低,因此镁铝贫氧推进剂在潮湿环境下的贮存应给予重点关注和定期抽样监测。     

考虑泊松比的HTPB推进剂贮存老化反应速率研究

对某型号HTPB推进剂在35℃、50℃、65℃条件下进行了加速寿命试验,并选用最大延伸率表征推进剂性能变化情况;对HTPB推进剂高温加速寿命试验的老化起点进行了修正,并推导出了考虑泊松比条件下的推进剂老化反应速率模型;根据加速老化试验结果,对模型的参数进行了求解,验证得出考虑泊松比变化条件下的某型号丁羟推进剂药柱预估寿命要长于未考虑泊松比的预估值;对含有不同含量防老剂的HTPB推进剂在80℃条件下的加速寿命试验结果表明:少量防老剂的添加可以有效对推进剂进行延寿.