TATB基PBX及其改性配方的蠕变性能

为探讨粘结剂组成对TATB基高聚物粘结炸药(PBX)蠕变性能的影响,用电子万能试验机和动态力学分析仪分别研究了TATB基PBX及其改性配方的拉伸、压缩和三点弯曲蠕变行为。结果表明,加入高玻璃化转变温度和高力学强度的增强剂苯乙烯共聚物可改善TATB基PBX的抗蠕变性能。改性配方的蠕变应变降低,蠕变破坏时间延长。由50℃/3 MPa下拉伸蠕变、70℃/10 MPa下压缩蠕变以及70℃/6 MPa下三点弯曲蠕变试验所得原配方的破坏时间分别为14,12.7,12 min,而同样条件下,改性配方未发生蠕变破坏。根据时温等效原理,获得TATB基PBX及其改性配方在参考温度60℃下的蠕变柔量主曲线。与原配方相比,TATB基PBX改性配方的蠕变柔量主曲线向下偏移,抗蠕变性能提高。

聚乙烯管材专用料的结构与性能

利用凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热法(DSC)、J积分法和动态力学分析(DMA)等研究了聚乙烯管材专用料的分子量分布和共聚单体对其结晶行为、断裂韧性和耐蠕变性能的影响。结果表明,相对于单峰分子量分布的共聚聚乙烯而言,双峰分子量分布的均聚聚乙烯结晶度从54.5%增加到60.9%,断裂韧性从5.85 kJ/m2提高到6.67 kJ/m2。此外,拉伸性能和耐蠕变性能也得到提高。

F2311含量对TATB基PBX蠕变性能的影响

以TATB基高聚物粘结炸药(PBX)为原配方,制备了含氟弹性体(F2311)含量分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.4%的4种改性配方,采用动态力学分析仪研究了F2311对PBX的三点弯曲蠕变性能影响。结果发现,加入0.4%的F2311使TATB基PBX的抗蠕变性能下降,减少F2311含量有利于提高其抗蠕变性能。含0.05%F2311的改性配方PBX在60℃/6 MPa下的蠕变应变略低于原配方。研究同时采用六元件模型对TATB基PBX及其改性配方的蠕变行为进行模拟。得到了蠕变曲线的本构方程,理论预测模型和试验数据吻合良好。根据时温等效原理,获得了TATB基PBX及其改性配方在参考温度30℃下的蠕变柔量主曲线,结果表明含0.05%F2311的TATB基PBX改性配方的长期抗蠕变性能优于原配方PBX。

DMA方法研究多壁碳纳米管/F2314复合材料的粘弹性能

用熔融共混法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/氟聚物(F2314)复合材料。用动态机械热分析(DMA)法考察了MWCNTs含量对复合材料粘弹性能(动态力学行为和三点弯曲蠕变性能)的影响。结果表明,随着MWCNTs含量的增加,MWCNTs/F2314复合材料的储能模量增加,玻璃化转变温度和损耗因子峰值(tanδmax)减小。MWCNTs的存在使得MWCNTs/F2314复合材料的蠕变应变和稳态蠕变速率减小。80℃/0.1 MPa下,当MWCNTs含量从2%增加到20%时,MWCNTs/F2314复合材料的蠕变应变和稳态蠕变速率分别减小87.6%和84.7%。Burger四元件模型可以模拟MWCNTs/F2314复合材料的蠕变行为,并获得蠕变曲线的本构方程。

苯乙烯共聚物改性TATB基PBX的抗热冲击性能

为改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的抗热冲击性能,采用苯乙烯共聚物对TATB基PBX进行改性。分析了TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的拉伸力学性能及热物理性能,并对改性前后配方的抗热冲击性能进行了比较。采用Agari串联模型对TATB基PBX及其苯乙烯共聚物改性配方的导热行为进行了模拟。结果表明,加入高玻璃化转变温度和高力学强度的苯乙烯共聚物可以明显提高TATB基PBX的拉伸强度和弹性模量,同时降低线膨胀系数和导热系数。理论预测模型和试验数据吻合良好。添加质量分数为1%的苯乙烯共聚物后,常温下TATB基PBX的抗热应力因子由10.72 W·m^(-1)提高到13.16 W·m^(-1)。随着温度升高,TATB基PBX的抗热冲击性能逐渐下降。在玻璃化温度范围转变范围(323~343 K),TATB基PBX的抗热应力因子显著降低。加入苯乙烯共聚物可以抑制323~343 K温度范围内TATB基PBX的抗热应力因子的下降程度。

含氟聚合物/多壁碳纳米管复合材料的导热性能

为提高含氟聚合物F2314的导热性能,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对F2314进行改性。用密炼混合法制备了F2314/MWCNTs复合材料。研究了MWCNTs含量、温度对F2314/MWCNTs复合材料的导热系数的影响。建立了F2314/MWCNTs复合材料的导热模型。结果表明,F2314/MWCNTs复合材料的导热系数随MWCNTs含量增加而增大。当MWCNTs质量分数为30%时,30℃下F2314/MWCNTs复合材料的导热系数高达0.647 W·m^(-1)·K^(-1),比纯F2314的导热系数提高3.43倍。F2314/MWCNTs复合材料的导热性能对温度的依赖性与F2314的相态转变密切相关。随着温度增加,F2314/MWCNTs复合材料的导热系数先增加,然后在玻璃化转变温度附近达到最大值,接着逐渐降低。有效介质方法修正公式的计算结果与实验吻合较好,表明该公式可以较好地模拟F2314/MWCNTs复合材料的导热性能。

基于聚多巴胺的仿生界面设计在含能材料中的应用研究进展

界面结构对含能材料的力学性能、安全性能、热稳定性均具有重要的影响。聚多巴胺(PDA)是一种能使绝大多数基体功能化的表面化学材料,具有制备简单易控,反应温和,操作安全,可再进一步功能化等优点。近年来,仿生PDA包覆广泛应用于含能材料领域并取得良好进展。本文就PDA基仿生可控界面对含能材料结构和性能影响进行了综述。从PDA粘结机理出发,介绍了PDA对含能材料和功能填料进行表面功能化的方法,重点阐述了PDA表面改性对炸药的安全性能、热稳定性、力学性能和导热性能的影响规律。总结了PDA在含能材料结构设计和性能调控中的独特优势,指明目前存在的问题,建议进一步探明PDA与含能材料、粘结剂间作用机理,设计规整可控的界面结构,引入功能性高分子,并拓展含能材料用表面功能化材料种类。

石墨对TATB基PBX导热性能的影响

为有效调节TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的导热性能,利用闪光导热仪研究了石墨包覆方式(内包和外包)、温度及石墨含量对TATB基PBX导热系数的影响,应用Agari模型分析了TATB基PBX的导热机制。结果表明,添加高导热石墨可改善TATB基PBX的导热性能。常温下,由内包和外包1%(质量分数)石墨改性的TATB基PBX配方的导热系数分别为0.572 W·(m·K)-1和0.697 W·(m·K)-1,显示,外包石墨包覆方式比内包石墨包覆方式更好。与不含石墨的TATB基PBX相比,内包1%和外包1%石墨的TATB基PBX的导热性能分别提高4.76%和27.66%。随温度升高,TATB基PBX及其石墨改性配方的导热性能逐渐降低。随着石墨含量增加,外包石墨改性的TATB基PBX的导热性能升高。外包2%(质量分数)石墨可使TATB基PBX的导热系数提高至0.786 W·(m·K)-1。TATB基PBX及由内包石墨改性的配方的导热机制符合串联模型,而由外包石墨改性的配方的导热机制介于串联模型和并联模型之间。

F2314/AS复合粘结剂与TATB界面作用的相关参数研究

为分析复合粘结剂的组成和配比对高聚物粘结炸药(PBX)界面作用的影响,基于不同理论模型,采用多个参数(参数A、β和有效体积分数φe)评估了氟树脂F2314/丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)复合材料与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的界面作用。结果表明,F2314/AS复合粘结剂与TATB的界面作用与F2314和AS的相转变有关,随着温度升高呈现较大波动。TATB/F2314和TATB/AS复合材料的界面作用参数β值分别为0.969和0.840。20℃时炸药颗粒的有效体积分数φe和单个颗粒有效体积的相对值B随F2314含量增加而增加。随着F2314含量增加,PBX中TATB炸药颗粒和粘结剂的界面作用增强。

粘结剂增强对TATB基PBX力学性能的影响

采用熔融共混法制备了氟聚合物/增强剂复合粘结剂体系,考察了增强剂含量对复合粘结剂体系性能的影响。动态力学分析(DMA)结果显示,增强剂的玻璃化转变温度大大高于氟聚合物,复合粘结剂体系的储能模量随增强剂含量的增加而增加。随着增强剂含量增加,复合粘结剂体系的拉伸强度明显增加。采用水悬浮法制备了TATB基高聚物粘结炸药(PBX),探讨了粘结剂增强对其力学性能的影响。实验结果表明,随着增强剂含量增加,TATB基PBX的力学性能显著提高。当复合粘结剂体系中增强剂含量为20%时,PBX的力学性能最佳:20℃和60℃下压缩强度为32.15 MPa和20.00 MPa,60℃下劈裂强度为2.84 MPa。

2012年火炸药技术学术研讨会召开

2012年火炸药技术学术研讨会于2012年10月25日～28日在江西南昌举行。会议由火炸药燃烧国防科技重点实验室、中国兵工学会火炸药专业委员会和总装备部火炸药技术专业组共同承办。来自北京理工大学、南京理工大学、总装陆装科技部、中国工程物理研究院、航天科技集团公司等从事火炸药工作研究的150余名专家与学者参加了本次会议。

TATB基PBX界面粘结改善研究进展

对近年来提高和改善TATB基高聚物粘结炸药(PBX)界面粘结的方法进行了综述,从TATB特殊的分子结构出发,讨论了粘结剂的选择以及界面之间相互作用的评估,从理论模拟的角度分析了氟聚合物与TATB间的相互作用。重点阐述了炸药表面改性、偶联剂对界面改善的影响。指出了重点发展的三个方向:粘结剂结构设计、偶联剂加入、新型包覆方法。

导电炭黑在聚丙烯/极性聚合物体系中的选择性分散及其对导电性能的影响

以聚丙烯（PP）和极性聚合物的共混物为基体材料，以导电炭黑为填料，通过熔融共混制备导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及双基体各组分比例对复合体系结构形态和导电性能的影响。SEM测试结果表明：炭黑粒子选择性地分散在极性乙烯一丙烯酸共聚物（EAA）树脂或尼龙6（PA6）中。EAA相在PP基体中呈棒状伸长结构，且随着EAA树脂含量的增大，在PP基体中形成更多更为连续的棒状伸长结构，使体积电阻率迅速下降。当在体系中加入PA6，mpp／mpa6=80／20时，PA6在PP基体中形成相互连接的纤维状分散结构，显著降低了复合体系的体积电阻率。电性能测试结果表明：材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对单基体体系可降低3～7个数量级。

碳纳米管对HMX热分解行为的影响

采用超声复合法制备了HMX/碳纳米管(CNTs)复合材料,通过热失重法研究了碳纳米管对HMX热分解行为的影响。结果表明,碳纳米管可以降低HMX的热分解活化能和热分解温度,添加质量分数为1%碳纳米管可使HMX的热分解活化能降低70kJ/mol以上,碳纳米管可以促进HMX的热分解。

石墨烯微结构对TATB基复合炸药导热性能的影响

含能材料的导热性能显著影响其制造、运输和贮存过程中的环境适应性。为有效调节高聚物粘结炸药(PBX)的导热性能,利用平面热源法研究了石墨烯微结构对TATB基PBX导热系数的影响。利用扫描电镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)等多种测试方法对石墨烯的微结构进行表征,建立石墨烯微结构与PBX导热性能之间的构效关系。结果表明,石墨烯的纯度和晶体缺陷是影响PBX导热性能的关键因素。通过添加0.5 wt%石墨烯可以将TATB基PBX的导热系数提高至0.871 W/(m·K),比未改性PBX提高25.0%。

小角散射技术在高聚物粘结炸药中的应用研究进展

小角散射(SAS)技术是表征高聚物粘结炸药(PBX)多尺度复杂微结构的重要技术手段。对SAS技术在PBX研究中的实验方法、数据分析模型和多种应用进行了综述。论述了适用于PBX的原位变温、拉伸和压缩加载实验方法,归纳了Guinier、界面、多分散粒子、硬球相互作用和分形等常用模型,概述了它们在PBX研究中的适用条件和范围,总结了近二十年来,国内外应用中子和X射线SAS技术在PBX力热损伤、粘结剂微结构、感度以及爆轰碳产物分析等方面的研究进展。最后,总结了SAS技术在PBX研究中的独特优势,建议加强超小角散射实验技术、PBX原位力?热耦合加载设备和数据分析软件的开发,以及PBX内部多相界面和多尺度孔洞的定量研究。

高导电化学还原氧化石墨烯／聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究

报道了一种简单而环境友好的制备高导电性化学还原氧化石墨烯/聚苯乙烯(CRGO/PS)复合材料的方法,获得了高导电性能的复合材料,并通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、四探针测试仪和高阻计对其结构和电性能进行表征。结果表明,制备的复合材料表现出优异的电学性能,具有极低的渗滤阈值(CRGO体积分数0.07%),CRGO体积分数为3.8%时,复合材料的导电率高达74.8 S/m。