高氯酸铵/叠氮聚醚界面润湿黏附特性研究

为了提高叠氮聚醚类固体推进剂制备过程中基体与填料之间的润湿黏附性,改善料浆工艺性能,采用分子动力学计算方法,计算增塑剂类型、增塑比、键合剂类型对3,3-二叠氮甲基环氧丁烷与四氢呋喃共聚物(PBT)基体体系与AP(011)/(201)/(210)三个主要晶面结合能的影响,筛选能够有效提高高氯酸铵/叠氮聚醚类固体推进剂界面润湿黏附特性的增塑剂、增塑比和键合剂。结果表明,采用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为增塑剂,BUNE作为键合剂,并选择增塑比为0.6时,高氯酸铵与PBT基体体系的结合能最高。通过接触角实验测试结果对计算结果进行验证,得到影响固体推进剂料浆中高氯酸铵与叠氮聚醚基体体系界面润湿黏附特性的主要因素及影响规律,为提高此类推进剂界面润湿黏附性与工艺性能提供指导。

端羟基聚环氧氯丙烷与叠氮聚醚的后处理研究

以端羟基聚环氧氯丙烷(CTP)、叠氮聚醚(ATP)和高分子量叠氮聚醚(HATP)等三种粗产品为后处理物对象,分别开展了减压蒸馏和溶剂萃取两种方法的后处理研究。结果表明,通过减压蒸馏除掉环状冠醚和低分子齐聚物难度较大,仅能蒸出少量环状三聚体;而溶剂萃取法则能得到较为理想的结果。本研究选取异丙醇、石油醚(60～90℃)和二者的混合溶剂等三种溶剂作为萃取溶剂。萃取结果表明:(1)三种萃取剂的萃取效果依次为:混合溶剂>异丙醇>石油醚。(2)异丙醇倾向于优先萃取小分子多元醇,石油醚倾向于优先萃取环状冠醚,而混合溶剂则能兼顾二者的优点。(3)对CTP、ATP和HATP来说,萃取后产品的数均分子量(Mn)与官能度(f)均有一定幅度的提升。具体到HATP,混合溶剂萃取可使Mn由2500～3200上升到3000～4000;f由1.99～2.00上升到2.46～2.97;低分子聚合物的含量由4.1%～8.2%下降到0.3%～2.3%。

低温下叠氮聚醚推进剂冲击损伤特性与动态力学性能

利用仪器化落锤冲击试验机在-40℃下对叠氮聚醚推进剂进行了冲击加载模拟实验,通过X射线微层析成像技术(X-μCT)表征了推进剂的冲击损伤特性,并采用动态力学分析研究了叠氮聚醚推进剂在不同加载频率下的动态力学性能。结果表明,叠氮聚醚推进剂动态力学参数表现出显著的加载频率依赖性,当加载频率由1 Hz增大至20 Hz时,其玻璃化转变温度由-38.1℃升高至-23.1℃;相应测试条件下,推进剂试样在冲击加载能量不低于2 J时发生断裂,未冲断推进剂无宏观裂纹产生,但其内高氯酸铵(AP)颗粒已部分破碎;被冲断试样冲击曲线中包含不稳定裂纹扩展过程,表明叠氮聚醚推进剂在低温下具有一定的脆性材料特征,推测其损伤模式为含缺陷的AP颗粒首先发生穿晶断裂,初始微裂纹扩展于基体中并相互贯通扩大,最终导致试样断裂。

反相气相色谱法研究缩水甘油叠氮聚醚黏合剂的表面性质

采用反相气相色谱法(IGC)研究了缩水甘油叠氮聚醚(GAP)黏合剂的表面物理化学性质。研究结果表明,GAP的色散分量随着温度的升高而降低,总表面能表现出与色散分量相一致的规律。与聚乙烯相比,GAP的总表面的自由能较高,这主要是因为GAP表面含有羟基和叠氮基团。而极性分量以及酸、碱分量,则随着温度的升高而逐渐增大,酸性分量相对碱性分量对温度更敏感、增大更快,这表明GAP显示更强的布伦斯特酸性。

黏合剂固化网络参数对叠氮聚醚推进剂低温性能的影响

系统研究了黏合剂固化网络参数对推进剂低温力学性能的影响。通过调节黏合剂预聚物分子结构,选择合适的固化剂、交联剂、扩链剂、增塑剂等固化网络结构因子,显著改善了PBT(3,3–双(叠氮甲基)氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚)叠氮聚醚推进剂低温力学性能;–55℃时推进剂最大抗拉强度大于2.00 MPa,最大伸长率大于100.0%,T_g低于–60.00℃。

叠氮聚醚聚氨酯胶粘剂的研制

以叠氮聚醚、癸二酸二辛酯、1,4 丁二醇、白炭黑、甲苯二异氰酸酯等为原材料 ,制备了叠氮聚醚聚氨酯胶粘剂。研究了原材料的用量变化对胶粘剂粘接强度的影响。对于不同的丁二醇或TDI用量 ,测试了胶粘剂在室温下不同时间的粘度。对粘接试件进行了 70℃老化试验。试验结果表明 ,改变癸二酸二辛酯、白炭黑、1,4 丁二醇用量和异氰酸酯指数都将影响胶粘剂性能。当叠氮聚醚用量 10 0g ,癸二酸二辛酯 2 0g ,白炭黑 5g ,1,4 丁二醇与叠氮聚醚的羟基摩尔比值为 3,异氰酸酯指数为 1.15时 ,可以获得粘接强度优良的叠氮聚醚聚氨酯胶粘剂。

叠氮聚醚型聚氨酯弹性体材料研究

在叠氮聚醚型聚氨酯弹性体材料研究过程中,以叠氮聚醚为基体材料、TDI为固化剂,在配方中添加癸二酸二异辛酯作为增塑剂、1,4-丁二醇作为扩链剂、辛酸亚锡作为催化剂、白碳黑作为填料,对其配比做了适量的调整。对确定的材料配方进行了加速老化、扩大以及重现性试验。结果表明所研究的叠氮聚醚型聚氨酯弹性体材料性能优良、稳定,能够满足使用要求。

3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃叠氮聚醚的制备及应用

3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃叠氮聚醚具有能量密度高、热安定性好、生成热较好,对推进剂的比冲贡献大,是综合性能较为优良的固体推进剂的含能粘合剂。本文综述了3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚的研究概况及应用情况。

叠氮聚醚推进剂低温黏弹特性及其冲击损伤行为

为考察叠氮聚醚推进剂在点火过程中低温和高频加载下的瞬态黏弹性及其受冲击损伤特性,通过建立模量主曲线分析了不同配方推进剂在低温和高频加载下的黏弹特性,并采用冲击加载试验研究其在低温冲击载荷下的损伤行为。结果表明,随着加载频率升高,叠氮聚醚推进剂黏弹性质明显改变,高弹态向玻璃态转变的临界温度(Tc)移向高温;推进剂配方在-40℃和103Hz的冲击加载条件下,玻璃化转变温度在-42.4、-46.7和-50.8℃的3个配方,其Tc分别为-29.1、-34.9和-38.2℃;推进剂基体由高弹态转变为玻璃态,2J冲击能量下可以通过X射线微层析成像技术(X-μCT)观察到药柱结构中高氯酸铵(AP)晶体出现严重破损,其破损裂纹与处于玻璃态基体裂纹贯通扩大,进而引起试样宏观断裂;而在-20℃和103Hz作用下时,处于高弹态的配方在冲击作用下只观察到AP晶体出现微裂纹。

端羟基缩水甘油叠氮聚醚及其推进剂研究进展

简介了端羟基缩水甘油叠氮聚醚(GAP)的基本性能、GAP弹性体的低温性能调节方法和战术导弹发动机用GAP推进剂的研究进展。重点介绍了GAP钝感高能推进剂——Azalane~?的配方组成、能量特性、燃烧性能、力学性能及钝感响应特性,并比较了其与端羟基聚丁二烯推进剂的相应性能,认为Azalane~?推进剂具有理想的安全性能与钝感特性,是一种综合性能优良的钝感高能推进剂。

凝胶渗透色谱法测定PBT叠氮聚醚的M_r及其分布

采用凝胶渗透色谱法(GPC测定3,3双(叠氮甲基)环氧丁烷四氢呋喃叠氮聚醚(简称PBT叠氮聚醚)的相对分子质量(M)及其分布,用沉淀分级法制备PBT叠氮聚醚不同相对分子质量的窄分布标样。自装交联聚苯乙烯色谱柱(GPCPS23与日本进口GPC80M色谱柱串联,组成柱组,能较好地适应PBT叠氮聚醚相对分子质量及其分布的测定方法。该方法与蒸气压渗透仪(VPO法的测试结果相近。

3-叠氮甲基-3-氰乙氧基甲基氧丁环均聚物的合成与性能

按间接法工艺,以3-溴甲基-3-氰乙氧基甲基氧丁环均聚物(PBMCMO)与叠氮化钠在二甲基甲酰胺介质中合成出了一种新型液体端羟叠氮聚醚黏合剂(PAMCMO)。聚合物具有如下性能:数均分子量2500,玻璃化转变温度-38.75℃,热分解温度为253℃,氰乙氧基的引入可使PAMCMO的溶解度参数达到23.45(J/cm3)0.5,与硝酸酯增塑剂具有良好的混溶性。

含氮杂环结构叠氮固化剂的合成与性能

为改善叠氮聚醚推进剂的力学性能,拟在叠氮固化剂结构中引入极性强的氮杂环结构,通过增强分子间的作用力,来提高叠氮聚氨酯弹性体的力学性能。以氮杂环结构三元醇三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)为起始剂,环氧氯丙烷(ECH)为单体,按阳离子开环聚合反应制得氯化聚醚多元醇(CPP);CPP经叠氮化取代反应制备出叠氮聚醚多元醇(APP);APP与六次甲基二异氰酸酯(HDI)加成反应制得未见文献报导的叠氮固化剂(HAP)。通过对红外光谱、VPO数均相对分子质量(Mr)、羟值(OH)和异氰酸酯基含量(wNCO)等分析,对产物进行了结构鉴定与性能表征。胶片测试结果表明,在叠氮固化剂中引入强极性的氮杂环结构后,叠氮聚氨酯弹性体的力学性能有较大提高。GAP/HAP弹性体的拉伸强度和断裂伸长率分别为0.945 MPa和149.4%。引入乙二醇作扩链剂,相应弹性体的力学性能分别提高到1.438 MPa和161.16%。

ADGN/粘合剂共混物相容性的分子动力学和介观模拟研究

为研究ADGN/粘合剂共混物的相容性,采用分子动力学(MD)模拟方法计算了ADGN/GAP、ADGN/NC共混体系的密度、内聚能密度、溶度参数、结合能及玻璃化温度,并通过介观动力学模拟分析了ADGN含量对2种共混体系的介观形貌和有序度参数的影响。结果表明:ADGN与GAP、NC均相容,其中,ADGN与GAP的相容性更好。ADGN/GAP、ADGN/NC共混体系的玻璃化转变温度与单独粘合剂相比均有所降低,表明ADGN对GAP和NC均有较好的增塑性能。20℃条件下,ADGN/GAP共混体系质量配比为60/40时,两相的混溶性最好;质量配比为30/70时,两相发生了显著的团聚现象;ADGN/NC共混体系质量配比为60/40时,两相发生了显著的相分离现象;质量配比增大到70/30时,体系的混溶性明显改善。

高分子量多羟基聚叠氮缩水甘油醚的制备

高分子量多羟基聚叠氮缩水甘油醚（ＨＧＡＰ）是一种新型的含能聚醚粘合剂，本文叙述了采用氯醇橡胶（ＰＥＣＨ）裂解叠氮化制备高分子量ＨＧＡＰ的方法。在实验室制备出数均分子量Ｍｎ为１５００～２００００，官能度ｆｎ为３～６，分子量分散指数Ｄ约为２的任意品种的聚叠氮缩水甘油醚（ＧＡＰ）。

意大利比萨大学研究叠氮化的醚-聚丁二烯-醚嵌段聚合物作固体推进剂粘结剂的可行性

端羟基聚丁二烯（HTPB）是最常用的固体推进剂粘结剂，由于其惰性不贡献能量，人们一直在试图寻找它的含能替代物。叠氮聚醚是有前景的种替代物，但是力学性能较差，叠氮化聚醚和聚丁二烯共聚物兼具二者的优点，为此意大利比萨大学近来合成了四种不同的叠氮化的醚一聚丁二烯一醚嵌段聚合物，并探究了它们用作固体推进剂粘结剂的可行性。

硝酸酯增塑的叠氮胶粘剂研究进展

论述了国内外叠氮缩水甘油聚醚(GAP)胶粘剂的研究现状及存在的差距,评估了GAP胶粘剂预聚物的物理性能、热性能、危险性及其与推进剂组分的相容性;最后介绍了制备硝酸酯增塑GAP胶粘剂的实验室放大条件和工艺流程,并对其今后的发展方向进行了展望。

GAP/HTPB共混粘合剂体系的力学性能研究

利用端羟基聚丁二烯(HTPB)粘合剂和端羟基叠氮聚醚(GAP)共混,以改善纯GAP粘合剂的力学性能;探讨各种固化反应条件对共混粘合剂力学性能的影响;静态拉伸测试结果显示共混胶片的确产生了协同效应,GAP与HTPB质量比11时,常温下粘合剂拉伸强度可达到3.833MPa,最大延伸率可达593%。动态热机械测试(DMA)结果显示,通过调整固化工艺条件,能够使得GAP与HTPB本不相容的两相产生反应增容,损耗因子-温度(Tanδ-T)曲线在-60.2℃附近出现单一的玻璃化温度;SEM照片更从微观形态上印证了以上两点。结果显示,HTPB与GAP共混粘合剂体系具有良好的力学性能,对GAP在复合固体推进剂中的应用具有一定的参考价值。

GAP高能推进剂燃速数值模拟

分析了缩水甘油叠氮聚醚(GAP)的热分解特性和燃烧特性,提出了GAP燃烧初期热分解反应的假说,建立了由化学结构特性计算GAP单元推进剂及GAP高能推进剂的燃速公式,并计算了不同配比GAP高燃速推进剂的燃速特征。计算结果与实测值吻合得很好,大部分偏差在±10%以内,且全部误差在±15%以内。这说明所建立的模型基本合理,编制的GAP高能推进剂燃速计算程序基本可行。

GAP推进剂粘接体系组分迁移动力学研究

为研究组分在缩水甘油叠氮聚醚(GAP)推进剂/端羟基聚丁二烯(HT PB)衬层/三元乙丙(EPDM)绝热层粘接体系中的迁移,采用高效液相色谱(HPLC)测定了经过50,60℃和70℃加速老化后体系中的主要迁移组分,计算了迁移组分的表观扩散活化能和扩散系数。结果表明,老化过程中硝酸酯增塑剂硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)发生迁移,两者的表观扩散活化能均在43~121 kJ·mol^(-1),扩散系数在10^(-1)9~10^(-1)6m^2·s^(-1)内。体系中胺类安定剂1(AD1)、胺类安定剂2(AD2)的迁移发生在固化过程,老化过程中主要以消耗为主;GAP推进剂的力学性能与推进剂中AD1的含量有关,AD1含量低于40%时,试件力学性能急剧下降。