RDX-CMDB推进剂的高压热分解与燃烧性能的相关性

用高压差示扫描量热法(PDSC)研究了五种含RDX改性双基推进剂RDX-CMDB在不同压力下的热分解特征量及其与燃速的关系。结果表明,压力和催化剂对推进剂的PDSC特征量有明显影响,五种配方的第一分解峰和第二分解峰峰温均随着压力增大呈降低趋势,放热量对分解终始温差的比值(ΔHd/ΔT)均随压力增大而增大,ΔHd/ΔT能更好地表征压力对RDX-CMDB推进剂热分解的影响,ΔHd/ΔT与不同压力下的燃速线性相关。     

DNP对CMDB推进剂燃烧性能及热分解的影响

用燃速测试和高压差示扫描量热法(PDSC)试验,研究了N,N-二硝基哌嗪(DNP)逐渐取代改性双基推进剂(CMDB)中的黑索今(RDX)后,对推进剂燃烧性能和热分解特性的影响.研究结果表明,DNP的加入减缓了CMDB推进剂中RDX的热分解反应,使CMDB推进剂燃速降低,压强指数变小,且高压下(12～18 MPa)燃速降低幅度更加明显.当DNP含量增加到20%(DN3)时,DNP的放热分解峰从推进剂主分解放热峰中分离出来,此放热峰在9 MPa下出现肩峰.     

RDX-CMDB推进剂的催化热分解Ⅰ.高压热分解与燃速相关性研究

用高压差示扫描量热仪(PDSC)研究了一种RDX-CMDB推进剂在所选用燃速催化剂(没食子高铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)作用下的热分解,并对比了纳米和非纳米催化剂对其热分解的影响。结果表明,压力和不同复合组成的燃速催化剂对PDSC特征量和RDX的相对放热量有影响;在14 MPa压力范围内PDSC的特征量和压力可用一经验方程,通过二元回归与燃速关联。该方程能得到表征压力(压强)和放热速度对燃速的贡献程度的参数,能反映较高压力(8~14 MPa)下推进剂燃速的平台效应和不同复合组成的燃速催化剂的影响。     

2,4-二羟基苯甲酸铅铜盐对Al/RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

为了研究2,4-二羟基苯甲酸铅铜盐（Pb/Cu-SDHB）单独或与其它催化剂复合后对含Al粉和黑索今（RDX）改性双基（Al/RDX-CMDB）推进剂燃烧性能的影响,采用吸收-压延方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂燃速。结果表明：Pb/Cu-SDHB能有效调节推进剂燃烧性能,显著提高了Al/RDX-CMDB推进剂的燃速,并明显降低了压强指数;3.0%Pb/Cu-SDHB与0.65%炭黑复合后使Al/RDX-CMDB推进剂在10~15MPa的压强指数降低至-0.1,10MPa下燃速超过20mm/s。     

乌洛托品的热分解动力学

为获得乌洛托品其热分解动力学参数,采用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)对其热分解过程进行了测试。DSC结果表明,乌洛托品的热分解属于吸放热耦合的过程,其等温测试中的两个放热峰对应的表观活化能均为150 kJ·mol~(-1),利用AKTS软件计算得其最大温升速率到达时间为24 h,所对应的温度TD24为216.26℃。ARC测试结果表明,乌洛托品的起始分解温度为230.28℃,TD24为212.5℃,与基于等温DSC数据的预测结果(216.26℃)基本一致。     

无硫黑火药的热分解动力学研究

用差示扫描量热仪,在四种升温速率下,测定了KNO3/C=65/30,KNO3/C=75/15两种组分配比的无硫型黑火药的DSC曲线,并与普通黑火药的热分解数据与热行为进行了对比.在实验结果对比分析的基础上,运用Kissinger、Ozawa和(S)atava-(S)esták方程求解了黑火药发生热分解时的活化能和指前因...     

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。     

HNF的热分解动力学和热安全性

为了解硝仿肼(HNF)的热分解动力学和热安全性,用真空安定性试验(VST)、差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)研究了HNF的热分解特性。根据HNF在升温速率为5,10,15,20℃·min-1时的DSC曲线的峰温和TG曲线的分解深度(α),分别用Kissinger法和Ozawa法计算了HNF热分解反应的表观活化能(Ek和Ea)和指前因子(Ak)、提出了描述HNF放热分解过程的动力学方程。计算了HNF热分解反应的热力学参数(活化自由能ΔG’,活化焓ΔH’和活化熵ΔS’)和HNF的热安全性参数(自发火温度Tbpo和自加速分解温度TSADT)。结果表明,HNF的放气量为0.41 m L·g-1,不超过2 m L·g-1的标准,显示HNF有良好的热安定性。HNF吸热熔融后的放热分解反应过程可分两个阶段。Ek=257.10 k J·mol-1,Ak=1.74×1033s-1,ΔG’=103.37 k J·mol-1、ΔH’=253.82 k J·mol-1,ΔS’=380.78 J·K-1·mol-1,Tbpo=400.28 K和TSADT=395.10 K。放热分解反应的动力学方程可描述为:对α=0.20~0.65的第一阶段dα/dt=kf(α)=Ae-ERT f(α)=5.14×1021×(1-α)[-ln(1-α)]12 exp(-1.81×104/T)对α=0.65~0.80的第二阶段dα/dt=kf(α)=Ae-ERT f(α)=3.30×1014×(1-α)[-ln(1-α)]-1exp(-1.33×104/T)     

铅盐对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响

研究了7种铅盐(PCDS、PDS、NIP、NTO铅、2,4-二羟基苯甲酸铅、苯二甲酸铅、碳酸铅)对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响。结果表明,铅盐的燃烧催化作用可能与铅盐的分子结构有关,上述铅盐中PCDS对高能无烟改性双基推进剂的燃烧催化效果最好;铅盐和炭黑复配体系可提高推进剂燃速,并降低压强指数。     

RDX-CMDB推进剂的催化热分解Ⅱ.分解气体产物和催化作用机理

用热重-差示扫描量热-傅立叶转换红外-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用技术研究了RDX-CMDB推进剂在所选用燃速催化剂(没食子高铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑)作用下的热分解。对添加催化剂(纳米和普通)和不添加催化剂的RDX-CMDB推进剂热分解主要气体产物变化进行了分析,讨论了燃速催化剂对热分解特征量的影响,初步探索了催化剂的作用机理。结果表明,所研究的燃速催化剂能改变推进剂中RDX的初期热分解机理,使放热的C—N键断裂在与吸热的N—NO2键断裂的竞争反应中占优,放热量增大;也使双基组分放出有负生成热的CH2O的相对量增加;纳米铝盐-铜盐-炭黑三元复配催化效果最好。     

没食子酸锆铜的制备及其在双基系推进剂中的燃烧催化作用

以没食子酸、硝酸氧锆和硝酸铜为原料,首次合成出了没食子酸锆(Gal-Zr)和双金属有机盐---没食子酸锆铜(Gal-ZrCu),采用有机元素分析、X 射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外 (FTIR)光谱和TG-DTG 对其进行了表征。利用螺压工艺制备了含Gal-Zr 和Gal-ZrCu 的推进剂样品,研究了Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基系推进剂燃烧性能的影响,分析了其燃烧催化作用。结果表明,Gal-Zr 和Gal-ZrCu 对双基推进剂的燃烧具有良好的催化作用,是一种高效、新型绿色燃烧催化剂。但是,Gal-Zr 或Gal-ZrCu 对RDX-CMDB 推进剂的燃烧没有产生明显的催化作用。     

含催化剂的RDX-CMDB推进剂熄火表面形貌特征和燃烧火焰结构分析

对分别含有Ｐｂ盐,Ｐｂ／Ｃ双元催化剂及Ｐｂ／Ｃｕ／Ｃ三元催化剂的三种ＲＤＸ－ＣＭＤＢ推进剂熄火表面形貌特征和燃烧火焰结构进行了研究。结果发现,不同的催化剂可导致推进剂熄火表面的特征物类型和几何尺寸不同,燃烧表面上明亮物质的几何形状,亮度不同,压力增大,推进剂燃烧火焰变得更加明亮     

4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐在固体推进剂燃烧中的催化作用

在298.15 K下用精密转动弹热量计测得4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐(4HDNPPb)的燃烧能ΔcU为(-7385.82±3.14)J.g-1;据此计算的标准摩尔燃烧焓ΔcΗmθ为(-4499.63±1.92)kJ.mol-1,标准摩尔生成焓ΔfΗmθ为(-796.65±2.32)kJ.mol-1。研究了4HDNPPb和含能铜盐(或惰性铜盐)的混合物在RDX-CMDB推进剂燃烧中的催化作用,结果表明,复合催化剂体系:2.5%4-羟基-3,5-二硝基吡啶铅盐(4HDNPPb)与0.5%2-羟基-3,5-二硝基吡啶铜盐(2HDNPCu)的混合物,或2.5%4HDNPPb与0.5%邻苯二甲酸铜(-Cu)的混合物,使RDX-CMDB推进剂的燃烧在所测压力范围内(2~20 MPa)有较高的催化效率,压力指数小于0.3。     

硝基呋咱/CMDB推进剂能量特性

根据最小自由能法,采用NASA-CEA软件,研究了六种硝基呋咱化合物:3-硝基呋咱(NF)、3,4-二硝基呋咱(DNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱(NNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱铵盐(ANNF)、3-硝氨基-4-硝基呋咱肼盐(HNNF)和3-硝氨基-4-硝基呋咱羟胺盐(HANNF)的能量特性。研究了硝基呋咱化合物含量对复合改性双基(CMDB)推进剂能量特性的影响和压强对硝基呋咱/CMDB推进剂能量特性的影响。结果表明,HANNF和HNNF单元推进剂的比冲高于RDX,分别为2744.8 N·s·kg-1和2802.2 N·s·kg-1。六种硝基呋咱化合物使CMDB推进剂的比冲大幅提高,其中HNNF和HANNF使CMDB推进剂的比冲分别提高74.6 N·s·kg-1和91 N·s·kg-1。六种硝基呋咱/CMDB推进剂的比冲均随压强升高而增加。比冲受压强影响顺序为DNFNNFHANNFANNFHNNFNF。     

高氯酸铵/铝粉—复合改性双基推进剂燃速与热分解的相关性研究

利用高压差示扫描量热(PDSC)法研究了高氯酸铵/铝粉—复合改性双基(AP/Al-CM-DB)推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解特性的相关性。研究结果表明,AP/Al-CMDB推进剂在1.0~13.0 MPa压强范围内的燃速与高压热分解的相关性模型中需将压强p和放热速度ΔHd/Δθ两个影响因子对推进剂燃速的影响程度分开独立考虑,该相关性符合模型关系式u=kupa[ΔHd/Δθ]b,利用该相关性模型所得的燃速计算值与实测值之间的误差低于2.50%.     

高能无烟改性双基推进剂中高压燃烧性能

研究了含铅盐、铜盐、炭黑等催化剂的高能无烟改性双基推进剂在中高压下(10～43MPa)的燃烧性能。结果表明,在高压下推进剂的燃速随压强的升高而大幅升高;在25MPa高能无烟改性双基推进剂燃速曲线出现拐点,燃速随压强升高而大幅提高;10～25MPa范围内燃速催化剂对推进剂的燃烧性能有明显影响,NI-Pb/NI-Cu/CB将推进剂燃速提高75.16%(10MPa),而在25～43MPa范围内燃速催化剂对推进剂燃烧性能的影响明显减弱。     

XLDB与NEPE推进剂催化燃烧性能的研究

制备了几种含燃烧催化剂的XLDB和NEPE推进剂,利用静态靶线法测试了其燃速。结果表明,对XLDB推进剂,一元水杨酸铅与一元水杨酸铜复配,二者比例为1.5∶0.5时,可使XLDB推进剂压力指数降低27.1%;其它铅、铜盐复配,只增加XLDB推进剂的燃速,对降低其压力指数效果不大;一元水杨酸铅与钼酸镍或氧化钍复配,燃速和压力指数高于和一元水杨铜复配;钼酸镍与其它燃速催化剂复配,不能降低压力指数,但燃速略有提高。对NEPE推进剂,碳酸铅的用量增加,有利于压力指数的降低;多组元燃烧催化剂对NEPE推进剂燃速和压力指数有一定影响,但和双组元的相比,并无大的差异。     

ADN的热分解及其推进剂燃烧研究的最新进展

综述了近年来国外有关ＡＤＮ热分解及其推进剂燃烧研究的最新成果。重点分析了ＡＤＮ热分解机理、安定性和燃烧机理,讨论了ＡＤＮ的应用前景。