不同键合剂与RDX表界面作用

研究了多羟基醇类(LBA-22、LBA-201)、海因/三嗪类(CBA)、中性聚合物类(NPBA)和取代酰胺类(LTAIC)键合剂与RDX的表界面作用,并在RDX-CMDB推进剂中考察了这些键合剂的作用效果.采用接触角法和Wilhelmy吊板法测定键合剂与RDX的表界面特性参数,利用调和平均方程计算粘附功.结果表明CBA与RDX间的接触角为35.2°,粘附功为135.01 mN/m.红外光谱中RDX(-NO2)基团的吸收峰红移22 cm-1至1510 cm-1,且吸收带展宽.RDX经键合剂表面改性后,推进剂高温最大抗张强度从空白样的1.02 MPa提高到2.01 MPa,低温延伸率提高140%.各键合剂与RDX间的表界面性能数据与推进剂力学性能改善情况基本一致.     

聚乙烯醇原位包覆铝粉结构表征及活性铝含量测定

针对氧化铝外壳导致纳米铝粉反应活性下降的问题,尝试在电爆炸制备纳米铝粉的同时直接用聚乙烯醇(PVA)包覆。利用扫描电镜、透射电镜、动态光散射激光粒度仪、X射线光电子能谱仪及同步热分析仪表征样品的表观形貌、粒度分布,表面元素价态以及热响应行为。依据有色金属行业标准YS/T 617.1—2007,分别对微米铝粉、纳米铝粉及原位包覆产物的燃烧热和活性铝含量进行测定。研究结果表明：PVA原位包覆铝粉具有多核结构,球形度良好;包覆样品活性铝含量达到84.27%,比纳米铝粉提高了22%,PVA包覆有效降低了氧化铝外壳的生长厚度;与微米铝粉相比,包覆样品氧化反应起始温度低（548.6 ℃）,释能迅速;PVA原位包覆铝粉兼具高反应活性和快速释能效应,在含能材料中具有潜在的应用优势。     

RDX包覆度表征

分别以丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS),氟橡胶(F2311),聚氨酯弹性体(Eatane5701)和水性聚氨酯(WPU)为包覆原材料,采用水悬浮包覆法、喷涂法和破乳法包覆黑索今(RDX)。对包覆颗粒的进行了高效液相色谱(HPLC)分析,测定了RDX溶出量,计算了粘结剂对RDX的包覆度。对比了HPLC法与扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱法(EDS)的表征效果。结果表明:以AS为包覆材料,喷涂法得到的包覆颗粒,包覆效果最好,SEM观测到包覆比较致密,与RDX表面有良好的物理接触,EDS没有检测到包覆不完全的情况,HPLC评价得到的包覆度为96.24%。     

零氧平衡RDX/NC/AP/Al复合炸药的制备及其性能表征

以零氧平衡为配比依据,硝化棉（NC）为粘结剂、高氯酸铵（AP）为氧化剂、环三亚甲基三硝胺（RDX）和纳米铝粉（Al）为燃烧剂,分别采用机械混合法和静电喷雾法制备RDX/NC/AP/Al复合炸药。采用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和热重-差示扫描量热仪（TG-DSC）对样品的形貌、结构和热性能进行表征;并利用高速摄影仪、撞击感度仪和摩擦感度仪和对样品的燃烧过程和机械感度进行了分析。结果表明：机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为球形;采用静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药颗粒为团聚微球;机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药中的组分NC、RDX、AP、Al之间为物理复合;采用机械混合法和静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的失重过程分为两个阶段（200~210 ℃和250~350 ℃）,第一阶段是部分RDX和AP的分解,第二阶段是剩余RDX和NC的分解;与机械混合法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药相比,静电喷雾法制得的RDX/NC/AP/Al复合炸药的表观活化能提高了41.25 kJ·mol^-1,热爆炸临界温度提高了4.09 K,燃烧速度提高,机械感度得到了降低。     

微观参量表征RDX含量对非均质单基发射药力学性能的影响

为了用界面微观参量表征非均质发射药宏观力学性能,对黑索今(RDX)含量为0%(即粘结剂基体),10%,20%,30%,35%的单基发射药在-40,20,50℃下进行抗压性能、抗冲击性能实验研究,并测试了20,30,40,50℃粘结剂基体接触角,进而测算出粘结剂基体的表面能,粘结剂基体与RDX的界面能,最终定义表征宏观力学性能的微观参量——单位质量RDX与粘结剂基体界面粘附能(Ed),并将Ed与对应含量RDX发射药的力学性能参数(屈服应力σ,体积变形冲击功D)由方程y=a+be-x/t拟合。发现拟Ed与σ和D呈指数衰减函数关系,拟合结果与宏观性能测试结果一致,两者结果均为:随着RDX含量的增加,Ed减小,且屈服应力和体积变形冲击功均增大。表明可用微观参量表征单基发射药的宏观力学性能。     

RDX/RF纳米复合含能微球的乳液溶胶-凝胶制备

采用溶胶-凝胶技术与乳化技术相结合的方法制备了RDX/RF纳米凝胶复合含能微球。凝胶纳米复合含能微球的大小主要受表面活性剂和反应温度以及时间的影响。通过扫描电镜(SEM)、比表面积仪(BET)、X射线粉末衍射仪(XRD)、差热分析仪(DTA)等研究了凝胶复合含能微球的结构性能。结果显示:RDX/RF纳米凝胶复合含能微球大小在50～200nm之间,RDX炸药粒子在RF凝胶基体的纳米孔洞中均匀结晶析出。RDX/RF凝胶复合含能微球中RDX的平均晶粒度在30～50nm之间,凝胶微球的比表面积为56.3m2/g。粒径减小后,复合材料的热分解峰提前约33℃。     

Cu/Al复合材料的制备及其对RDX热分解性能的影响

为了改善铝粉的表面氧化,提高其对含能材料热分解的催化作用,以电爆炸铝粉和二水合氯化铜(CuCl_2·2H_2O)为原料,利用置换反应法,实现了纳米铜粒子在铝粉表面的快速沉积,制备了包覆均匀的Cu/Al复合材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X?射线粉末衍射(XRD)、电子能谱(EDS)等对其结构和形貌进行了表征。在不同的升温速率下测试了Cu/Al复合材料与黑索今(RDX)(质量比1∶5)混合物的DSC曲线。计算了该混合物热分解反应的动力学参数。结果表明,电爆炸铝粉表面的氧化层通过氟化铵的刻蚀作用被剥离,复合材料含有单质铝和单质铜晶相,无氧化铜及氧化铝晶相,纳米级铜颗粒均匀包覆在铝粉表面,复合材料粒径为200～500 nm。加入Cu/Al复合材料后,RDX的初始分解温度和分解峰温分别降低8.51℃和26.43℃,分解热提高296 J·g~(-1),热分解活化能降低19.19 kJ·mol~(-1),表明Cu/Al复合材料可促进RDX的热分解行为。     

HMX/TiO_2复合颗粒制备及其浸润性可逆转变

为了实现奥克托今(HMX)表面浸润性的可逆调控,改善其与液体粘结剂的相容性,采用静电沉积法在HMX表面包覆TiO_2纳米颗粒,然后通过表面修饰超疏水有机物(十六烷基三甲氧基硅烷),得到浸润性可逆转变的HMX/TiO_2复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对复合颗粒进行表面形貌、晶型结构、表面元素组成分析,结果表明:在HMX表面形成具有粗糙结构的TiO_2包覆层;复合颗粒XRD谱图中的特征峰分别归属于-HMX和锐钛矿TiO_2,XPS谱图中具有较强的Ti2p信号,证明TiO_2对HMX良好的包覆效果。对包覆前后的复合颗粒进行热失重-差示扫描量热分析(TG-DSC),发现包覆后HMX的相转变温度提高了8.4℃,TiO_2包覆层可以提高HMX的热稳定性。采用十六烷基三甲氧基硅烷对HMX/TiO_2复合颗粒经进行表面修饰后,与水的接触角为160.4°,达到超疏水状态;经紫外光照射45min后水接触角变为0°,转变为超亲水状态;再经80℃加热暗处理17d后又回复到147.9°,实现了表面浸润性的可逆转变。     

中性聚合物键合剂与奥克托今的界面作用

为研究中性聚合物键合剂（NPBA）与奥克托今（HMX）键合作用的实质,进行NPBA的分子设计,采用分子动力学模拟方法研究了NPBA与HMX的界面作用。在此基础上,用动态接触角测量仪和表面-界面张力仪测试NPBA与HMX的粘附功和界面张力,在硝酸酯增塑聚醚推进剂中考察了NPBA的应用效果。研究结果表明：3种NPBA与HMX界面分子间存在范德华力和氢键作用力;在NPBA分子上用—COOCH₂CH₂OH基团取代—COOCH₃基团,或增加—CN基团数量,整体上增强了NPBA与HMX晶体的界面作用力,提高了推进剂的强度。     

超临界RESS法包覆超细RDX工艺

采用超临界流体RESS法对超细黑索今(RDX)进行了包覆,研究了不同系统温度、溶液浓度、系统压力对包覆后超细RDX造型粉效果的影响,并对其进行撞击感度测试.结果表明,系统温度45℃以上,造型粉颗粒之间氟橡胶粘结在一起,分散性较差;氟橡胶浓度0.4 g/mL以上,其造型粉颗粒尺寸增大;系统压力降低到1 2 MPa以下,颗...     

硼酸酯键合剂分子结构及其与RDX晶面相互作用的理论研究

运用量子化学方法计算了5种硼酸酯键合剂（BEBA）的分子结构和分子轨道,发现5种BEBA分子硼原子所处空轨道的能级较高。利用晶面吸附模型和分子动力学方法研究了上述键合剂与RDX（210）、RDX（200）晶面之间的相互作用能,发现键合剂在不同RDX晶面上的结合模式不同且具有选择性。键合剂与RDX（200）晶面的结合能大于其与RDX（210）晶面的结合能。BEBA₁和BEBA₂能够在两个晶面上获得较好的结合能力。BEBA₅在RDX（210）和RDX（200）晶面上相对结合能力相反,即在RDX（210）/BEBA₅中结合最好。推测由于RDX（200）晶面最表层氧原子含量相对较少,有利于甲酰丙酮基上的羰基与RDX上的NO2产生诱导效应,产生很强的结合作用,抵消并补偿了由于BEBA₅中胺氮负电荷减少而造成结合能的降低。     

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...     

RDX粒径和表面能对HTPB推进剂力学性能的影响

采用Washburn薄层毛细渗透技术测定了符合军标的六个不同级别RDX的表面能及其分量。选用非极性的二碘甲烷和1-溴萘作为测定不同级别RDX表面能色散分量的探针液体,极性的乙二醇和甲酰胺作为测定不同级别RDX表面能极性分量和酸、碱分量的探针液体。研究发现,随着粒径的增大,RDX的总表面能略微增大。制备固含量为15%的RDX/HTPB/IPDI推进剂胶片,研究了RDX的粒径和表面能对HTPB推进剂力学性能的影响。结果表明,含有相同固含量的不同级别RDX的HTPB推进剂胶片的最大应力与单个RDX粒子的界面粘附能呈指数衰减函数,即y=0.5242 0.6973exp(-1.161Wadh0)。     

NEPE含能组份冲击响应细观对比分析

制备NEPE含能组分AP（III）、AP（IV）、HMX（200目筛下物）、HMX（6）、RDX（5）、RDX（7）粉体样品,通过落锤仪对样品进行落锤冲击实验,并对冲击前样品和冲击过程中具有典型现象的样品做电镜扫描观测,对比冲击前后样品细观层次上的变化,分析各类型样品受冲击载荷后细观层次上的响应。     

低压下硝胺发射药燃烧性能研究

为了研究RDX和硝基胍(NGu)对硝胺发射药在低压下燃烧性能的影响,对六种RDX/NGu配比不同的硝胺发射药进行低压密闭爆发器静态燃烧实验,获得了在20~60MPa压力范围内硝胺发射药的燃烧试验数据。结果发现:硝胺发射药在测试压力范围内有燃速压力曲线转折现象,并且NGu对低压下硝胺发射药燃烧规律有很好的调节作用。     

温度对玻璃纤维-环氧树脂润湿性的影响

采用Wilhelmy法测定不同温度下CYD128环氧树脂的表面张力和环氧树脂浸润ST,ECT,TM玻璃纤维的动态接触角,计算玻璃纤维的表面自由能及环氧树脂浸润玻璃纤维的热力学黏附功,分析了玻璃纤维-环氧树脂润湿特性。结果表明:室温升至60℃,环氧树脂的黏度及表面张力降低,环氧树脂与玻璃纤维的热力学黏附功升高,玻璃纤维与环氧树脂的润湿性逐步改善;高于60℃后影响较小。     

反相气相色谱法表征氟橡胶与黑索今酸/碱性质

采用反相气相色谱法(IGC)用8种探针分子对氟橡胶(F246c，F2313,F2314,F3214)和黑索今（RDX）进行表面自由能作用参数、酸性作用参数及碱性作用参数。结果表明：四种氟橡胶为碱性物质，黑索今为酸性物质，四种氟橡胶与黑索今之间可形成酸碱相互作用。     

AP/Al/CMDB推进剂表面和界面性能研究

采用动态接触角和界面张力仪研究了氮含量不同的硝化棉(NC)与不同粒度的高氯酸铵(AP)表面性能以及NC与填料之间的界面性能,研究了界面性能对含AP和铝粉(Al)改性双基推进剂(AP/Al/CMDB)力学性能的影响。结果表明,NC的氮含量越低,AP的粒度越小,它们的表面张力以及其极性分量和非极性分量愈大。同时AP的粒度越小,NC与AP间界面张力和粘附功越小;但由于界面张力减小的效应强于粘附功越小的效应,推进剂的抗拉强度仍增大。而NC氮含量愈小,NC与AP间界面张力越小、粘附功愈大,推进剂抗拉强度增强。