高固含量改性双基推进剂的热分解

采用高压DSC方法研究了不同固含量(RDX含量)推进剂的热行为。结果表明,随着RDX含量的增加,GLX推进剂中双基组分的分解峰逐渐变小,峰温前移,而RDX的分解峰随含量的增加而变强;随着压力的增大,GLX推进剂中两个放热分解峰的DSC峰温均有不同程度的下降,GLX推进剂的放热量也明显提高,放热分解峰变得更加明显,两峰温下降的幅度均与试验压力存在线性关系。

傅里叶红外光谱法研究AP的快速热分解

用T-Jump/FTIR联用技术研究了模拟燃烧条件下AP的快速热裂解。在不同压力的高纯氮气条件下,以1000K.s-1的升温速率达到设定的温度(874和1274K)快速分解,用快速扫描傅里叶变换红外光谱原位实时分析分解产物的种类和浓度变化。结果表明,AP热裂解主要气相产物为NO2,N2O,NO,HCl和NOCl等,实验温度和压力都使AP快速热裂解气相产物N2O/NO2,NO/NO2和NO/NOCl的比值提高,因此认为AP不但存在凝聚相和非均相的气相/凝聚相反应,而且还有主要气相产物之间的"后续反应"。

NEPE类推进剂老化的动态力学性能

用动态热机械分析仪测定了高能交联复合推进剂NP-1的动态力学性能,并表征了在75℃下老化不同时间的力学性能。NP-1推进剂的损耗角正切tanδ曲线存在两个松弛(α和β松驰),β松弛是由混合增塑剂NG/BTTN的分子运动导致的,而α松弛则是与聚醚-聚氨酯(PET/N100)的粘合剂分子运动有关。tanδ的α松弛峰极值随老化时间的增加而增大,tanδ的α和β松弛峰温都随增塑剂NG/BTTN含量的变化而改变。此外,初步分析了NP-1推进剂失效的主要原因。

NEPE类推进剂的寿命预估

用动态热机械分析仪测定了高能交联复合推进剂NP-1在55℃,65℃,75℃和85℃下老化不同时间的动态力学性能。以损耗角正切tanδ的α松弛峰极值和主曲线垂直位移因子的变化率分别定义了老化速率,把该速率曲线的拐点作为寿命临界点,从Berthelot方程外推获得了常温25℃下NP-1推进剂的老化寿命。同时,由主曲线的水平位移因子获得的活化能作为老化寿命的变化率,通过“点斜法”外推也获得了老化寿命。

NC／NG与ADN的相互作用

用高压差示扫描量热法(PDSC),热重-微商热重法(TG-DTG),研究了双基粘合剂(NC/NG体系)与二硝酰胺铵(ADN)之间的相互作用。结果表明,(NC/NG)/ADN体系中NG的分解峰由NC/NG中的207.0℃提前至159.8℃,在高压下该分解峰温提前至153.6℃。NC/ADN的分解峰温比NG/ADN提前了4.8℃,而且大部分的ADN没有被NG加速而提前分解,表明NC对ADN的作用比NG更强烈。此外,还用真空安定性试验(VST)评价了NC/NG与ADN的相容性,混合体系的净增放气量大于11mL,属于严重不相容,证明在90℃下NC/NG与ADN之间也存在强烈的相互作用。

PBT与高能氧化剂的相互作用的热分析法研究

用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了PBT与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用。结果表明,CL-20受到PBT的促进而提前分解,PBT/CL-20中CL-20的分解峰温比CL-20单组分提前了33.7℃,一部分PBT因受到CL-20和(或)其分解产物的作用也提前分解。PBT大分子对DNTF和TNAZ的气化起到抑制作用,并使其分解放热反应大幅提前近100℃,同时,DNTF和TNAZ气相产物对PBT的分解也有促进作用。除了PBT对ADN产物AN的升华过程有抑制外,PBT和ADN及其凝聚相产物之间的相互作用较小,但ADN的气相产物对PBT和ADN都有一定的影响。

新型高能有机钾盐K(DNDZ)的晶体结构和热行为研究(英文)

合成了一种新型高能有机钾盐2-(二硝基亚甲基)-1,3-二氮杂环戊烷钾盐[K(DNDZ)],并培养出单晶。该晶体属单斜晶系,空间群P21/n,晶胞参数为:a=0.50631(19)nm,b=1.3362(5)nm,c=1.1649(4)nm,β=99.860(6)°,V=0.7765(5)nm3,Z=4,μ=0.674mm-1,F(000)=432,Dc=1.815g·cm-3。用非等温DSC法研究了K(DNDZ)的热行为,第一放热分解反应的放热焓、表观活化能和指前因子分别为444.75kJ·mol-1,152.2kJ·mol-1和1013.92s-1。其热爆炸的临界温度为208.63℃。

红外光谱法研究GAP的热分解

采用T-Jump/FTIR和热裂解原位/FTIR联用技术,分别研究了GAP的快速热裂解和慢加热速率分解过程。在不同压力的高纯氮气条件下,以1 000℃/s的升温速率达到设定的温度(600℃和1 000℃)快速分解,用快速扫描傅立叶变换红外光谱跟踪分析分解产物的种类和浓度变化。结果表明,GAP首先由叠氮基N3分解生成亚胺中间产物,该产物经历生成HCN和NH3的2个竞争反应过程继续分解。根据快速热裂解气相产物HCN/NH3比值随温度和压力的变化,发现GAP在2个竞争反应分解生成HCN和NH3的过程,不但受实验温度的影响,而且也受压力的影响。

ADN与硝胺氧化剂的相互作用

用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了高能氧化剂ADN(二硝酰胺铵)的热分解及其与HMX和RDX的相互作用。结果表明,ADN与HMX和RDX之间存在着强烈的相互作用。因部分HMX溶于熔融的ADN中,而参与了ADN组分的分解,ADN的放热分解峰温因压力升高而提高,而HMX产生了双分解峰。大量的RDX因ADN的熔融而提前液化与ADN一起分解,因ADN气相产物的抑制作用,使混合体系中RDX组分常压下的分解峰温后移,而RDX自身分解气相产物的催化作用,使其高压下的分解峰温前移。

傅里叶红外光谱法研究GAP/AP混合体系的快速热裂解

用T-Jump/FTIR在线联用分析技术,研究了GAP/AP混合体系在模拟燃烧条件下快速加热高温高压的热裂解。结果表明,GAP/AP混合体系的主要热裂解气相产物的组成发生了变化,说明组分之间存在相互作用。压力对GAP/AP混合体系气相产物有明显的影响,表明混合体系组分GAP和AP之间的相互作用是通过AP分解气相产物进行的,混合体系不但存在气相之间的反应,也存在气相/凝聚相反应。而温度并没有影响AP对GAP的作用。用T-Jump/FTIR在线分析技术能够实现模拟燃烧条件下含能材料实时气体产物分析,为从微观反应的角度探索含能材料的快速高压热裂解及其组分之间的相互作用提供一条技术途径。

GS-1改性双基推进剂老化的动态力学表征

用动态热机械分析仪表征了65C下老化不同天数的GS-1改性双基固体推进剂的老化性能。在低温段（-50～10℃），tanδ值随老化时间延长有明显下降，β松弛峰也越来越明显。老化15d前，GS-1α松弛的tanδ峰温随老化时间延长而上升，在较高温度下的动态柔量J′和J″的值则随老化时间延长而下降。以未老化试样主曲线的高温段为参比线，获得动态模量E′和E″的垂直位移因子随老化时间延长而上升，而由J′和J″获得的垂直位移因子则下降。TG-DTG试验发现，试样的质量损失随老化时间延长逐渐减小，说明了增塑剂（硝化甘油）含量随老化时间延长而减小。因此，除了因结构松弛造成的“物理老化”外，这是造成上述各力学损耗量随老化时间延长而下降的又一主要原因。老化21d后，上述各力学损耗量有一定上升，是由于试样出现了气泡的原因。

热分析研究PET与某些高能氧化剂的相互作用

用高压差示扫描量热法(PDSC)和热重-微商热重法(TG-DTG),研究了PET与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用。结果表明,CL-20受到PET的促进而提前分解,PBT/CL-20中CL-20的分解峰温比CL-20单组分提前约36℃。PET大分子对DNTF和TNAZ的升华和挥发起到抑制作用,并使其分解放热反应大幅提前,同时,DNTF和TNAZ气相产物对PET的分解也有促进作用。PET和ADN及其凝聚相产物之间的相互作用较小,但ADN的气相产物对PET有一定的影响。

H01双基推进剂老化的动态力学性能表征(英文)

用动态热机械分析仪测定了65℃下双基固体推进剂H01的老化性能。在低温段（-10～40℃），随老化时间的增加tanδ值有明显下降，β松弛峰也越来越明显。H01的α松弛的损耗角正切tanδ的峰温、动态柔量J＇和J＂的值以及动态模量E＇和E＂、动态柔量J＇和J＂主曲线的叠合垂直位移因子与老化时间存在一定规律。TG-DTG试验表明，随着老化时间的增加，试样在183℃时的质量损失逐渐减小，说明增塑剂含量随老化时间增加而减小。因此，除了因结构松弛造成的“物理老化”外，这是造成上述各力学损耗量随老化时间下降的又一主要原因。

SJ-1双基推进剂老化性能的动态力学表征

采用动态热机械分析法测定了SJ-1双基推进剂的动态力学性能，表征了其在65℃下的老化性能，在低温段（-10～40℃），随着老化时间的增加，损耗角正切tanδ值有明显下降，β松弛峰也越采越明显。SJ-1推进剂的α松弛的tanδ峰温、动态柔量（J′和J″）的值以及动态模量（E′和E″）、动态柔量（J′和J″）主曲线的叠合垂直位移因子与老化时间存在一定规律。通过TG-DTG试验发现，随着老化时间的增加，试样在183℃的质量损失逐渐减小，说明了增塑剂含量随老化时间增长而减小。因此，除了因结构松弛造成的“物理老化”外，部分增塑剂的逐渐挥发是造成上述各力学损耗量随老化时间下降的又一主要原因。

热分析研究双基组分与某些高能氧化剂之间的相互作用

用PDSC和TG-DTG研究了双基组分NC-NG(质量比1∶1)与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间的相互作用。结果表明,双基组分与CL-20、DNTF、TNAZ、ADN之间在常压下相互作用并不十分明显,但在高压下却存在着强烈的相互作用,双基组分的分解产物可促进这几种高能氧化剂的加速分解。

3,4-双(3＇,5＇-二硝基苯-1＇-基)氧化呋咱的热行为和非等温热分解动力学研究(英文)

为了评价含能材料3,4-双(3',5'-二硝基苯-1'-基)氧化呋咱(BDPF)的热稳定性和安全性,采用DSC、PDSC和TG/DTG方法对其进行了热行为及非等温热分解动力学研究。通过Kissinger和Ozawa's法得到常压下热分解反应的动力学参数(Ea和A)为180.46 kJ.mol-1和1015.29 s-1,其热分解反应动力学方程为:dα/dT=1015.38/β(1-α)[-ln(1-α)]1/4 exp(-2.173 0×104/T);临界爆炸温度为510.6 K。

NTO铅铜衍生物对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解的影响

研究了3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)的铅盐、铜盐和铜正盐对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解特性的影响。结果表明,NTO铅铜衍生物均可促进AP-CMDB推进剂中双基粘合剂体系NC/NG的受热分解,使AP-CMDB推进剂较低压强(1～7MPa)下的燃速提高,较高压强(10～20MPa)下的燃速降低,并使推进剂的燃速压强指数降低。NTO铜正盐可同时促进AP-CMDB推进剂中粘合剂体系NC/NG和氧化剂AP的热分解,对该推进剂燃烧性能的催化效果最佳。

三种方法研究ADN与几种粘合剂的相容性

利用真空安定性试验仪(VST)研究了ADN与端羟基聚丁二烯(HTPB)、3,3-双叠氮甲基氧丁环与四氢呋喃(BAMO-THF)聚合物、双基粘合剂(NG+NC)、聚乙二醇(PEG)、共聚醚粘合剂(PET)五种粘合剂的混合体系的相容性,还利用差示扫描量热仪(DSC)和拉瓦尔试验仪(LAWA)研究了其中的三种体系。这三种不同方法都一致判断ADN与(NG+NC)和PEG为不相容,但对AND/PET体系的相容性判断不一致,VST法判断为不相容,而LAWA和DSC法却判断为相容。从试验条件的差异,组分相互作用是发生在凝聚相还是在气相与凝聚相之间等方面,探讨了产生这种不同结论的原因。

有机铅盐对高能改性双基推进剂燃烧性能和热分解的影响

研究了3种有机铅盐燃烧催化剂NTo铅（NTO-Pb）、水杨酸铅（Sa-Pb）和硬脂酸铅（St-Pb）对高能改性双基推进剂（HEMDB）不同压强下的燃烧性能和热分解的影响。结果表明，有机铅盐燃烧催化剂对HEMDB推进剂的燃烧性能和DSC特征量均有影响；NTO-Pb、Sa-Pb和St-Pb可促进HEMDB推进剂中RDX的热分解；HEMDB推进剂的燃速和DSC特征量均随压强的升高而增大，在1～10MPa压强下该类推进剂的燃速与DSC特征量线性相关。

RDX含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响

利用动态热机械分析研究了一组不同RDX含量的改性双基推进剂的动态力学性能。根据"时间-温度"等效原理的WLF方程获得了该推进剂体系α松弛的粘弹系数Cg1,Cg2和主曲线叠合的垂直位移因子bT以及松弛过程的活化能Ea。结果表明,随着固体填料(RDX)含量的增加,该推进剂的储能模量下降,α松弛的损耗角正切(tanδ)的峰温逐渐降低,以tanδ为代表的力学损耗强度逐渐增大,而β转变所对应的温度不变。用自由体积理论解释了固体含量对改性双基推进剂动态力学性能的影响。