三唑含能离子盐在固体推进剂中的应用研究

运用差示扫描量热仪（DSC）评估了4种三唑含能离子盐与固体推进剂主要组分的相容性,研究了含不同三唑含能离子盐的聚叠氮缩水甘油醚（GAP）推进剂的燃烧性能。结果表明,三唑含能离子盐与固体推进剂的主要组分GAP和硝化棉相容,而1,2,4-三唑硝酸盐（1a）、1,2,3-三唑硝酸盐（1b）、3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐（2b）与黑索今（RDX）及吸收药（硝化棉+硝化甘油）轻微敏感或敏感。含1,2,4-三唑硝酸盐（1a）的配方在12～16 MPa范围内具有较高的燃速,含1,2,3-三唑硝酸盐（1b）的配方在7～10 MPa范围内具有较高的燃速,3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑硝酸盐（2a）和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑二硝酰胺盐（2b）可以明显地降低10～16 MPa范围内GAP推进剂的燃速压力指数。     

现代武器发展和火炸药的研制(下)

3.特种燃速推进剂。为满足反坦电武器、反弹道导弹和防空武器的需要,国外竞相研制高燃速或超高燃速推进剂。研制超高燃速推进剂采取的措施有①采用含能粘合剂、含能增塑剂、碳硼烷等能提高燃速的含能组分;②采用超细高氯酸铵、超细铝粉或超细金属一氧化剂中均凝聚物等多孔固体组分;③添加石墨纤维、光导纤维和导热金属丝;     

硼基含能化合物制备方法研究进展

硼基含能化合物具备高热值特性,将会成为含能材料领域重点研究方向。目前国内关于硼基含能化合物的研究还未广泛展开,本文依据国外研究现状,将已报道的硼基含能化合物初步归纳为富氮硼酸酯类、唑基硼化盐类、硝基硼烷类、富氮硼嗪类、叠氮硼类等,并分别从结构特点、合成路线及基本性能等方面对这5类含能硼化物进行了介绍,最后对硼基含能化合物的发展趋势及在推进剂中的应用前景进行了分析与展望:硼嗪类或硼氮杂环类化合物具有高张力键能释放特性,有望成为含能材料领域新研究热点;唑基硼化盐类化合物合成方法相对便捷,性能便于调控,可考虑用其替代硼颗粒,作为改善富燃料推进剂燃烧性能的一种新途径;硼酸酯类含能化合物具备较高氧含量,通过引入多硝基富氮含能基团,进一步提高生成焓和氧平衡,可探索用其替代高氯酸铵的可能性。     

含咪唑类铅盐催化剂的RDX-CMDB推进剂燃烧性能

研究了咪唑类含能铅盐(E-Pb)催化剂含量及与炭黑复配时对RDX-CMDB推进剂的燃速、压强指数及燃烧火焰结构等燃烧性能的影响。分析了含能催化剂和惰性催化剂影响RDX-CMDB推进剂燃烧行为的原因。结果表明,含有含能催化剂的RDXCMDB推进剂的燃烧性能优于含惰性催化剂的RDX-CMDB推进剂的燃烧性能。10 MPa下的燃速由不含催化剂的推进剂的11.74 mm·s-1提高至含E-Pb的推进剂的25.36 mm·s-1,且随E-Pb含量的增加该推进剂的燃速增加。当含能铅盐与炭黑复配时催化效果更佳,炭黑与含能铅盐质量比为1.5∶0.25时,在4~17 MPa较宽区间出现平台燃烧,压强指数n0.25。表明,含能铅盐对推进剂的燃烧火焰结构、暗区厚度、燃面上的亮点数目等的影响有一定规律性。     

固体推进剂有机含能燃速催化剂的研究进展

含能燃速催化剂是近年来固体推进剂领域的热点研究方向。本文从单金属有机框架型、双金属基多功能型、分子负载型和其他新型催化剂等4个方面分类综述了含能燃速催化剂在固体推进剂领域的应用研究进展及发展趋势,指出单金属有机框架型燃速催化剂催化效果较为单一,与其他金属盐复配使用的催化效果更好;双金属基多功能型燃速催化剂催化性能优良,具有潜在的应用前景;分子负载型燃速催化剂尚处于初步探索阶段,其制备和应用成为燃速催化剂的发展方向之一;其他新型含能燃速催化剂还需加强应用研究。提出绿色环保化、高能低感化、纳米化和多功能复合化等是今后研究的重点方向：含重金属的燃速催化剂会对环境造成不利影响,发展绿色环保的燃速催化剂已成为必然趋势;赋予燃速催化剂一定的能量特性可减少对推进剂的能量损失,高能低感化已成为燃速催化剂发展的重要方向;含能燃速催化剂纳米化一直是有效提升催化剂催化活性的有效途径;具备多重功效的燃速催化剂是未来的发展趋势。     

硼氢类自燃离子液体的研究进展

硼氢类自燃离子液体具有粘度低、点火延迟时间短、成本低等优势,是最具潜力的传统推进剂燃料代替品之一。系统综述了基于硼氢阴离子构筑的自燃离子液体的相关研究,汇总了硼氢类自燃离子液体的分子设计、合成方法与物化性质,总结了2011年以来有关硼氢类自燃离子液体燃烧机理和自燃性能的研究,展望了硼氢类自燃离子液体的发展趋势与应用范围。     

含金属推进剂在管道火箭中的燃烧

研究含金属推进剂的燃烧特性旨在获得用于管道火箭的最佳推进剂。试验测定了含镁-铝合金和硼粒子的推进剂燃速和补燃效率,并计算了与燃料和空气混合比的函数关系。由50％镁-铝合金、20％端羟基聚丁二烯及30％的过氯酸铵组成的推进剂在补燃室中非常有效地燃烧。而由30％硼、40％过氯酸铵及30％端羟基聚丁二烯组成的推进剂燃烧效率却不佳,原因是硼粒子燃烧不完全。在含硼推进剂中加入5％～10％的镁-铝合金可增加燃烧效率。     

含硝胺基类含能离子盐研究进展

近年来,含能离子盐的研究重点仍然是通过官能团修饰有机阴阳离子的策略实现含能离子盐的靶向合成、结构和性能的定向调控。本文以近年来研究较多的含硝胺基的含能离子盐为例,综合介绍了它们的化学结构、理化参数(熔点、热分解温度、密度)、爆轰性能(爆速、爆压)及感度(撞击感度及摩擦感度)等数据,从含能离子盐结构设计、合成策略与性能评价等角度对近年来含能离子盐合成研究的发展方向与趋势进行了简要介绍。     

新型多氮杂环阳离子十氢十硼酸盐的合成、表征及热性能

以十氢十硼酸双四乙基铵为原料,经离子交换反应合成了十氢十硼酸,再与芳香性氮杂环化合物及乌洛托品反应,合成了六种新十氢十硼酸盐,双(3-氨基-1,2,4-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(4-氨基-1,2,4-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(1-H-1,2,3-三唑鎓)十氢十硼酸盐、双(苯并三氮唑鎓)十氢十硼酸盐、双(1-甲基-咪唑鎓)十氢十硼酸盐及双乌洛托品十氢十硼酸盐,收率均达到90%以上。通过IR、1H NMR、13C NMR及元素分析对产物结构进行了表征。采用DSC及TG研究了六种目标化合物的热性能。初步探讨了氮杂环阳离子对十氢十硼酸盐热稳定性的影响。结果表明,阳离子前体氮杂环化合物碱性较强、电子云密度较高有利于提高目标化合物的热分解温度。六种目标化合物的热分解温度分别为232.6,274.6,176.1,211.0,219.4,164.9℃。其中,双(4-氨基-1,24-三唑)十氢十硼酸盐的熔点为72.8℃,是一种热稳定性较好的含能离子液体。     

贮氢合金燃烧剂与固体推进剂常用含能组分的相容性研究

贮氢合金是一种能在晶体的空隙中大量贮存氢原子的功能材料,可以制成一种新型燃烧剂以作为固体推进剂的重要组分。利用差示扫描量热(DSC)法研究了贮氢合金燃烧剂与固体推进剂常用含能组分高氯酸铵( AP)、黑索今(RDX)、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）、1/1-NG/DEGDN、硝化棉(NC)的相容性。结果表明,贮氢合金燃烧剂与这些含能组分均相容。     

含硼富燃料推进剂各组分对其低压燃速的影响

采用推进剂静态燃速测试仪和氧弹式量热器的试验方法,研究了各组分对含硼富燃料推进剂低压燃速和爆热的影响。结果表明：增加高氯酸铵(AP)含量、添加燃速催化剂、增加超细AP的含量,可以提高该推进剂的低压燃速;硼含量的增加可以提高推进剂的爆热,但燃速略有降低。热分析的结果表明：增加含硼富燃料推进剂的凝相放热是提高其低压燃速的主要原因。     

用均匀设计和回归分析法研究燃烧催化剤的作用规律

为了考察了3种催化剂（铅盐、铜盐和炭黑）对固体推进剂燃速的影响，运用均匀设计方法和多元回归数学模型分析研究燃烧催化剂的作用规律。结果表明：在所选的范围内，铅盐和炭黑对推进剂燃速影响较大，铜盐起辅助作用，同时三者存在相互交互作用，并随着压力的变化而呈现不同的表现形式。通过均匀设计试验结果，获得了使固体推进剂燃烧性能较佳的催化剂铅盐、铜盐和炭黑组合。     

纳米金属催化剂在推进剂中应用进展

固体推进剂是军事和航天技术的重要研究领域,一直为国内外研究者所重视。目前,高能和高燃速推进剂是最热门的研究方向。在提高固体推进剂燃速的众多方法中,采用纳米催化剂被认为是最有前途的方法之一。纳米催化剂既具有高效的催化作用,又具有很好的能量性能。将该新型催化剂应用到固体火箭推进剂中,发现使推进剂的能量性能和燃烧性能都得到较大提高。回顾纳米催化剂的研究和发展,介绍纳米催化剂若干问题、制备及应用。     

某些NTO盐作为含能燃烧催化剂的探索

本文介绍了NTO铅盐、铜盐和铵盐的物化性能,并探索了它们在RDX-CMDB推进剂对燃速、压力指数和能量的贡献,认为它们是一种新型含能高压平台催化剂。     

铝粉粒度对含铝推进剂燃烧特性的影响

研究了铝粉粒度对焦点铝推进剂铝粉凝聚行为和燃烧速度的影响，实验和理论分析表明：增在铝粉粒度有利于减小铝粉凝聚程度，而小粒度的铝粉可以改善其点火与燃烧特性。另外，由于铝粉粒度对推进剂燃面的热效应影响，在低燃速推进剂中随铝粉粒度增大燃速降低；在高燃速推进剂中随铝粉粒度增大燃速升高；所以，合理使用铝粉粒度对研制固体推进剂主是至关重要的     

含能离子化合物的分子设计与性能研究进展

含能离子化合物包括含能离子液体和含能盐,通过设计阴阳离子的化学结构,使其具有较高生成热、较高密度、钝感、稳定、环境友好等优良性能,从而满足武器装备对多功能含能材料的需求。综述了含能离子化合物的研究历史、分子设计及其性能,并展望了含能离子化合物的研究发展趋势,通过分子设计,得到新型的含能离子化合物,研究不同的阴阳离子对含能离子化合物性能的影响,为含能离子化合物的研究和发展提供参考。     

一种含能硝基化合物对低燃速低燃温双基推进剂性能影响

为进一步降低低燃速低燃温双基推进剂的燃速、燃温,对一种含能硝基化合物的降温、降速效果进行了实验研究,设计了系列含无机铅盐、有机铜盐及过渡元素金属催化剂的双基配方。通过燃速测试及高压差示扫描量热法(PDSC)研究上述推进剂的燃烧性能和热分解特性。含该硝基化合物的推进剂DSC曲线呈三峰放热,放热峰峰温分别在200℃、280℃、350℃左右,第三峰不明显。结果表明:该含能硝基化合物能有效降低推进剂的燃速、燃温,但使推进剂的压强指数增大,而加入催化剂能改善推进剂的燃烧性能,使压强指数降低,分解放热量也降低。     

降低丁羟高燃速推进剂机械感度研究

为了降低丁羟高燃速推进剂机械感度,考察了液体二茂铁燃速催化剂(EMT)含量、氧化剂高氯酸铵(AP)粒径及配比等对丁羟高燃速推进剂机械感度的影响,并通过差示扫描-热重(DSC-TG)热分析研究了AP/EMT体系热分解特性与机械感度的相关性。结果表明,细AP含量增加或细AP粒径减小时,推进剂药浆的摩擦感度和撞击感度均呈增加趋势;EMT提高了AP的高温分解反应速率常数和分解热,是含EMT的高燃速推进剂机械感度升高的微观原因,降低EMT含量,可以降低推进剂的机械感度;胺盐类降感剂GZJ-01和导电态聚苯胺降感剂DBJ-01对降低丁羟高燃速推进剂的机械感度无协同效应;细AP包覆和采用铜盐燃速催化剂(GRCJ)取代EMT均可以降低丁羟高燃速推进剂的机械感度。