丹蒽醌-镁配合物的模拟计算、合成及抗老化性能

通过控制沉淀法合成了丹蒽醌-镁配合物,采用元素分析、红外光谱、紫外光谱、X-射线衍射、热重对样品进行了表征,通过老化实验考察了其抗湿性能;运用Gaussian密度泛函理论对丹蒽醌-镁配合物进行结构优化及模拟。结果表明:制备的丹蒽醌-镁配合物镁含量4.94%,产率88%,无氢氧化镁杂相;经72 h加速老化评价,可以看出添加丹蒽醌-镁配合物的药柱形状完好,无开裂,符合燃烧稳定剂的应用需求。通过模拟计算获得了光谱性质和稳态结构,中心镁处于六配位八面体构型,配体为“头对头”排列与镁连接,两个结晶水位于丹蒽醌平面上下两端,饱和配位态镁较好地解释了具有良好的抗湿性能。

SEBS与常用单质炸药的相容性研究

将分子动力学(MD)模拟方法中理论键长变化趋势与差示扫描量热法(DSC)测得的分解温度变化情况相结合,分析了热塑性弹性体氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与推进剂中常用的单质炸药黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)之间的相容性。MD模拟结果表明:RDX、HMX、CL-20与SEBS共混体系的引发键最大键长随温度的升高而增加,与单质炸药单组分体系相比均没有明显的变化,推测SEBS与RDX、HMX、CL-20共混后稳定性较好,不易发生引发键的断裂。DSC结果中,RDX、HMX、CL-20与SEBS共混后,热分解温度变化均在3℃以内,表明SEBS与RDX、HMX和CL-20之间相容性好。进一步,选择相容性差的二号中定剂(C_(2))和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)作为对照体系,进行MD模拟和DSC分析发现,引发键最大键长明显增加,DSC热分解温度提前了70℃以上,验证了引发键键长预测相容性优劣的可行性。

NC/Bu-NENA基推进剂性能研究(Ⅱ):吸收工艺

为研究一种无硝化甘油(NG)、以硝化棉(NC)和丁基-硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)为主体的NC/Bu-NENA基推进剂的吸收工艺,设计了NC/Bu-NENA基推进剂配方,在不同的吸收温度、搅拌时间和冷却温度等吸收工艺条件下制备了吸收药,采用相机拍摄的方法研究吸收药的分散度以及推进剂样品中NC分子的塑化度。分析了吸收药的分散度和塑化度,探索了NC/Bu-NENA基推进剂最适宜的吸收工艺并分析了原因。结果表明,首先,吸收温度是吸收工艺中最重要的因素,决定了增塑剂Bu-NENA在NC分子中的扩散速度,吸收温度越高则Bu-NENA在NC分子中的扩散速度越快,塑化越好,但是温度越高,Bu-NENA蒸发更快,两者平衡来看,吸收温度以70℃为宜;其次,冷却温度是吸收工艺中次重要的因素,决定了Bu-NENA在水中的溶解度和吸收药的团聚程度,温度越低,Bu-NENA在水中的溶解度越低,吸收药的团聚程度越低,但在工程应用中不能无限制地降低温度,两者综合考虑,冷却温度以20~25℃为宜;最后,搅拌时间的意义是在该时间段内Bu-NENA完成对NC的增塑,增塑完成后延长搅拌时间对提高推进剂性能效果不明显,以40~60min为宜。

NC/Bu-NENA基推进剂性能研究(Ⅲ): 安定性、力学性能及机械感度

为了研究丁基-硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)对NC基推进剂安定性、力学性能及机械感度的影响,通过吸收-压延的方法制备了推进剂样品,测试了Bu-NENA的酸碱度、PH值以及阿贝尔安定性,获得了推进剂的拉伸强度、延伸率、抗冲击强度、玻璃化温度、动态力学性能、撞击感度及摩擦感度,分析探讨了表征Bu-NENA安定性的方法,NC/Bu-NENA基推进剂的热安定性、力学性能和机械感度的变化及机理。结果表明:采用酸碱度和纯度表征Bu-NENA的安定性比阿贝尔试验更贴合实际,Bu-NENA替代NG后推进剂的热安定性更好,甲基紫变色时间达到95 min(120℃);替代后推进剂的拉伸强度下降,延伸率和抗冲击强度大幅度提高,其中-40℃低温延伸率提高74.73%;玻璃化温度前移11.2℃,可能对推进剂制备工艺产生正面的影响并提高推进剂制备过程中的安全性;机械感度明显下降,其原因可能是Bu-NENA的自身感度低和对NC的塑化效果更强。

BAMO/AMMO共聚物基高能固体推进剂能量特性计算和分析

用"能量计算之星"程序(ECS)计算了以3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)的嵌段共聚物(BAMO/AMMO)为黏合剂的高能固体推进剂的能量特性。研究了添加不同增塑剂(1,5-二叠氮-3-硝基氮杂戊烷(DIANP)、聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、N-丁基-2-硝酸酯乙基硝胺(BuN ENA))、氧化剂(高氯酸铵(AP)、六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)及呋咱类化合物(3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)、二硝基偶氮氧化二呋咱(DNAF)、二叠氮基偶氮氧化呋咱(DAAOF))和高能燃料(铝粉(Al)、三氢化铝(AlH 3))对推进剂能量特性参数(比冲(ISP)、燃温(Tc)、氧系数(φ),等)的影响规律。结果表明:Bu NENA增塑的推进剂比冲高于DIANP或GAP增塑的BAM O/AM M O基推进剂。Bu NENA增塑的推进剂中,随着C L-20逐步替代AP,推进剂的Tc呈现先增后减的趋势。当CL-20含量大于55%时,推进剂比冲基本保持不变,趋于最大值。当C L-20完全替代AP,比冲下降。以D N AF代替C L-20可使推进剂比冲由2723.71 N·s·kg-1提高至2798.00 N·s·kg-1。以AlH 3替代Al与CL-20,同时提高体系φ时,推进剂能量得到大幅提高。

轻质碳材料及其复合物在固体推进剂中的应用研究进展

从催化固体推进剂组分、调节推进剂燃烧性能等方面综述了轻质碳材料及其复合物在推进剂中的应用研究进展,分析了富勒烯、氧化石墨烯、碳纳米管等碳材料及其复合物对推进剂组分热分解的不同催化效果及对推进剂燃烧性能的调节作用。介绍了活性炭纤维、石墨等在推进剂制造、废旧推进剂处理等方面应用的研究进展,指出了今后轻质碳材料在固体推进剂中应用的重点研究方向。附参考文献40篇。

含金属氢化物的p(BAMO-AMMO)基推进剂能量特性

为了考察金属氢化物(MH)对3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)嵌段共聚物p(BAMO-AMMO)基推进剂的能量特性影响,设计了高氯酸铵(AP)、MH、p(BAMO-AMMO)组成的三组元推进剂配方体系,计算了用不同的MH逐步取代AP时的标准理论比冲变化规律,同时计算并比较了含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的四组元p(BAMO-AMMO)基推进剂配方体系的标准理论比冲。研究发现AlH3对提升推进剂能量效果最为明显,以其取代25%(质量分数)AP的三组元推进剂和取代20%(质量分数)AP的四组元推进剂能量分别达到最高值(2764.9 N·s/kg和2829.3 N·s/kg);当AlH3完全取代某实际推进剂配方中的Al时,推进剂的标准理论比冲提高了5.1%。

不同硝化棉黏合剂对改性双基推进剂力学性能的影响

采用动态热机械分析(DMA)法研究了以不同种类硝化棉(NC)为黏合剂的RDX-CMDB(黑索今-复合改性双基推进剂)的力学性能,获得了α和β松弛过程的黏弹系数和活化能,并与普通NC推进剂进行了对比。研究结果表明:采用新型改性NC后,推进剂的储能模量降低、损耗模量和tanδ(损耗角正切)的α松弛峰温下降,峰强度有所提高;改性NC对RDX-CMDB的高温动态力学性能影响明显(其自由体积分数增加,α松弛的活化能减小,断裂伸长率增大),但对β转变影响不大(其低温脆化参数基本不变,低温力学性能变化不大)。

碳纳米管及其复合材料在固体火箭推进剂中的应用研究进展

文章从碳纳米管、碳纳米管复合物及储氢碳纳米管三方面综述了碳纳米管及其复合材料在推进剂中的应用研究进展，总结了碳纳米管、碳纳米管复合物对推进剂及其组分的不同催化效果，指出碳纳米管复合物是推进剂燃烧催化剂未来研究的重点方向，同时分析了储氢碳纳米管的研究现状。

不同小分子渗透物在聚酰亚胺膜中的吸附特性

用动态吸附装置分别测定了不同小分子渗透物在两种不同结构的聚酰亚胺(PI)膜中的吸附行为,计算了反常扩散指数(dw);通过分析反常扩散指数比较了不同小分子在聚酰亚胺膜中的吸附特性.研究结果表明:不同溶剂水、甲醇、乙醇、异丙醇分子在PI膜中的扩散速度顺序为:水>甲醇>乙醇>异丙醇,PI膜的反常扩散指数随以上顺序逐渐增大.

HTPB推进剂拉伸力学行为的应变速率相关超弹本构模型

为研究HTPB推进剂拉伸力学行为的应变速率相关性,采用万能试验机和液压试验机,在室温下开展了不同应变速率(1.2×10^(-4)~80s^(-1))的拉伸实验。结果表明:给定应变对应的应力随应变率对数双线性增加,1s^(-1)为双线性关系的转折点;随应变的减小,HTPB推进剂的应变率敏感性线性增强。在Mohotti建立的模型基础上,结合拉伸力学行为的双线性率相关特性及应变率敏感性的应变依赖性,提出改进的应变速率相关超弹本构模型。该模型以超弹性元件作为基础描述参考应变率下的力学行为,率相关元件乘入超弹性元件描述率相关特性。模型预测与实验曲线对比表明:所提出的率相关超弹本构模型能够描述HTPB推进剂在1.2×10^(-4)~80s^(-1)应变率、30%应变范围内的拉伸力学行为。

纳米镍粉对Al-CMDB和CL-20-CMDB推进剂燃烧性能的影响

为了研究粒径为50nm的纳米镍粉（nano-Ni）对含Al改性双基（Al-CMDB）推进剂、含六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）改性双基（CL-20-CMDB）推进剂燃烧性能的影响,通过吸收-压延的方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压强指数。通过电镜扫描、火焰照片、燃烧波、熄火表面形貌及元素分析和DSC分析了纳米镍粉对Al-CMDB推进剂燃烧性能影响的原因。结果表明,在Al-CMDB推进剂中加入nano-Ni可大幅度提高推进剂燃速,降低推进剂的压强指数;当加入质量分数0.7%的nano-Ni时推进剂10MPa的燃速达到35.59mm/s,8-20MPa压强指数从0.43降低至0.17,15-20MPa出现麦撒效应。在CL-20-CMDB推进剂中加入质量分数0.5%的nano-Ni能明显提高推进剂的中低压（4-10MPa）燃速,8-20MPa压强指数约为0.01,15-20MPa出现麦撒效应。

黑索今含量对BAMO-AMMO基推进剂力学性能的影响

采用单轴拉伸实验考察了不同含量黑索今（RDX）固体填料对BAMO（聚双叠氮甲基一氧杂环丁烷）．AMMO（聚叠氮甲基一甲基氧杂环丁烷）基推进剂的拉伸力学性能影响。实验结果表明，随着RDX含量的增加，推进剂拉伸强度增加，延伸率减小，在含量为75％～85％时呈现平台效应。采用动态热机械分析（DMA）考察了不同固体填料含量BAMO—AMMO基推进剂的动态力学性能，分析了固体填料含量影响的机理。DMA分析结果表明，推进剂的玻璃化转变温度随RDX含量的变化规律与延生率变化规律一致，RDX含量增加，延伸率增大，玻璃化转变温度升高，损耗角正切值增大。

一种RDX-CMDB推进剂危险性能研究

为考察螺旋压伸工艺成型的RDX-CMDB推进剂的危险性,进行了摩擦感度、撞击感度、雷管感度、隔板、燃烧转爆轰、跌落、热安定性、爆发点、慢速烤燃和静电感度等典型试验。结果表明,该推进剂从10 m高度自由跌落不燃烧,慢速烤燃在164.2℃发生燃烧反应,在18 mm厚有机玻璃隔板下,仍能被冲击波引爆,摩擦感度(P)为2%,撞击感度特性落高(H50)为26.3 cm,50%发火时的静电点火能量为208.46 mJ,结果表明,该推进剂热安定性良好,对机械刺激不敏感,对冲击波刺激较敏感,该推进剂的危险等级为1.1级。

螺压改性双基推进剂吸收物料的质量控制

为解决螺压推进剂中加入高能硝胺导致吸收物料分层、质量一致性差的问题,采用混合均匀度对物料的混合均匀性进行表征,以燃速和RDX含量作为质量评价依据,研究了不同的吸收系数、RDX加入方式(内加和外加)和混合方式(人工和机械)对吸收物料燃速和RDX含量的影响。结果表明,吸收系数对燃速的影响较大,RDX加入方式对燃速的影响不明显。RDX采用外加法并用机械混合可使吸收物料组分均匀混合。

螺压改性双基推进剂宽温热安全技术研究进展

以螺压改性双基推进剂为研究目标,系统分析国内外其在宽温范围下的热安全特性,包括单组份热安定性、双基推进剂的热安定性与化学安定剂、硝胺氧化剂及改性双基推进剂的热安定性、尺寸效应与热安定性,并对其热安定性检测技术、指标体系、典型推进剂结果及发展趋势进行了论述。指出硝化棉(NC)和硝化甘油(NG)黏合剂基体是双基和改性双基推进剂宽温下热安全薄弱点,添加硝胺氧化剂的改性双基推进剂热安定性优于双基推进剂,但是发生事故后危害程度较高;目前螺压改性双基推进剂理论可承受温度达110℃,研究其在一定的温度条件下的热安全性能及建立相应评价方法,可以满足其相应宽温工程应用要求。指出未来螺压改性双基推进剂热安全性研究的重点方向是新型绿色安定剂应用、热安全性机理和调控方法及适用于宽温的热安全指标和评价方法的建立等方面。附参考文献73篇。

一种宽平台宽温改性双基推进剂燃烧性能研究

采用螺压工艺研究了Pb、Cu、CB单组分、双组分和3组分催化剂在改性双基推进剂中的催化性能,获得了燃速28-30mm/s（20℃,14MPa）,﹣55℃、20℃、70℃3种温度时,8-10MPa、10-14MPa、14-17MPa、17-20MPa压力指数基本相同的双基推进剂,并且在低温、常温、高温条件下平台压力范围均为8-20MPa,实现了该推进剂﹣55-70℃使用的宽温性能。

纳米TiO_2对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响

研究了纳米Ti O2含量、晶型和粒度对RDX-CMDB推进剂的燃烧性能的影响。结果表明,纳米Ti O2可显著提高RDX-CMDB推进剂的燃速,降低高压下的压力指数。质量分数为1%的5nm锐钛矿型Ti O2可提高1~18MPa燃速,8MPa燃速提高幅度达到88%,12~18MPa压力区间压力指数为0.197。对于25nm Ti O2,锐钛矿型有利于提高高压燃速,金红石型有利于降低高压压力指数。对于锐钛矿型Ti O2,5nm有利于提高低压燃速,25nm有利于提高高压燃速。

Na_2·cis-BNT和G_2·trans-BNT与几种含能材料相互作用的热分析

采用差示扫描量热法(DSC)并结合热重-微商热重法(TG-DTG)研究了双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))的钠盐(Na_2·cis-BNT)和胍盐(G_2·trans-BNT)与黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)及3,3-双叠氮甲基氧丁环-聚叠氮缩水甘油醚共聚物(BAMO-GAP)的相容性,及混合物体系的热行为。初步探索了样品制备方法 (研磨法与溶剂法)对混合物体系相容性的影响。结果表明,对Na_2·cis-BNT、G_2·trans-BNT采用干法和湿法制备得到的混合体系相容性结果有一定差异。用干法制备二元体系时,Na_2·cis-BNT/RDX体系相容,Na_2·cis-BNT/HMX体系为轻度敏感,适合短期使用;而G_2·trans-BNT/RDX体系为敏感,不适合使用,G_2·trans-BNT/HMX体系为不相容;用湿法制备二元体系时,Na_2·cis-BNT与RDX、HMX、BAMO-GAP的混合物及G_2·trans-BNT与BAMO-GAP的混合物为相容,而混合物G_2·trans-BNT/RDX、G_2·trans-BNT/HMX为敏感,不适合使用。非均相过程分解的HMX混合体系相容性会受混合方式的影响,因此,由DSC法测定相容性时,制样的混合方法需要明确说明,并应当结合其他方法作最后判定。

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。