浇铸改性双基推进剂硝化棉球形药的制备工艺

以水和乙酸乙酯(RAc)为介质,硝化棉(NC)为原料,经成球、洗涤、烘干等过程制得硝化棉球形药。利用激光粒度分析仪、扫描电镜、DSC、红外光谱研究了溶剂比、搅拌速度和驱溶速率等参数对浇铸改性双基推进剂球形药工艺的影响。结果表明,随着溶剂比的提高,球形药的堆积密度由0.794g/cm3提高至0.986g/cm3;随着搅拌速率的提高,球形药的堆积密度由0.821g/cm3提高至0.947g/cm3。驱溶速率过快,成球率和圆球度明显降低。

溶剂浸析法制备硝化棉基微孔球形药

为简化硝化棉基微孔球形药的制备工艺,使内部孔结构更加均匀,研究了一种新的制备工艺——溶剂浸析法。改变溶剂蒸馏工艺后期的溶剂驱除方式,由升温蒸馏方法改为水溶液常温浸析方法,并与溶剂蒸馏法工艺进行对比。探讨了两种工艺参数对球形药形貌、粒径、内部孔结构的影响。用扫描电镜及Hope Image软件表征了硝化棉基微孔球形药的结构。结果表明,用溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药表面光滑,粒径主要集中在20μm左右,球形度为0.89,比溶剂蒸溶法提高约20%,孔隙率为92%,比溶剂蒸溶法提高约10%。溶剂浸析法工艺制备的硝化棉基微孔球形药内部孔结构分布更均匀。

硝化棉包覆催化剂球形药的制备工艺研究

介绍了悬浮法制备硝化棉包覆催化剂球形药的工艺方法，讨论了工艺过程中硝化棉溶解时间、质量分数、水和醋酸乙酯两相体积比以及球化釜转速对球形药假密度、中位粒径的影响。

微气孔球形药的定容燃烧性能

采用密闭爆发器实验对微气孔球形药的定容燃烧性能进行了研究。结果表明,随着堆积密度的减小,孔隙率相应提高,压力上升速率加快,孔隙率与表观燃速系数呈指数关系;随着堆积密度的降低,动态活性曲线的峰值逐步提高,并表现出显著的燃烧渐增特性。

硝化棉基微孔球形药的结构控制研究

为了有效控制硝化棉(NC)基微孔球形药的结构,通过调节工艺参数及引入烷烃溶剂等方法,探索颗粒直径、颗粒表面孔隙率和颗粒球形度的变化规律。结果表明:提高溶剂用量可以降低硝化棉溶胶及乳液的粘度,微孔球形药的平均粒径显著减小。在乳化发泡环节引入烷烃作为致孔剂,可以制备出表面开孔的微孔球形药,随着烷烃用量的增加,表面孔隙率逐渐提高,样品的比表面积也相应增加。采用浸析法进行溶剂驱除时,降低加水速度可以显著提高微孔球形药颗粒的球形度。通过调节工艺参数及在乳液中加入烷烃溶剂,实现硝化棉基微孔球形药结构的定量控制是完全可行的。

双乳液法制备微孔球形药的孔结构形成机制

为了揭示双乳液法制备微孔球形药孔结构的形成机制,分别在乳化、成球及溶剂蒸馏等过程中进行取样,并采用显微观察和图像分析方法探索了孔结构的形成和演变规律。结果表明:影响微孔球形药中孔结构形成的主要因素是乳化条件和溶剂蒸馏条件。硝化棉乳液中分散相水滴的形态及尺寸分布规律与成品微孔球形药中的孔结构及孔径分布规律基本一致。乳化条件决定球形药中孔的形貌特征;成球过程的工艺条件对孔径及孔的形貌无显著影响;溶剂蒸馏条件对孔径分布影响较大,溶剂蒸馏速度加快,孔隙发生聚集而导致孔径分布不均匀。通过降低溶剂蒸馏速度,成品颗粒中的孔结构均匀性可以得到有效改善。采用双乳液法制备的硝化棉基微孔球形药中的孔结构是由硝化棉乳液中的分散相液滴形态决定的。

微气孔球形药常压传火速度的测试方法

为了简便快速地测试微气孔球形药的常压传火速度,对靶线法、半圆槽法、直管法等传火速度测试方法进行了对比,研究了测试管材料的种类、外界气流、测试管长径比等条件对常压传火速度的影响规律。结果表明,在几种测试方法中直管法操作简便,偏差小,且不受外界气流的影响;随着测试管长径比的增加,直管法测得的传火速度逐步提高;采用底部开口状态测试管得到的测试结果比底部封闭的测试管得到的结果偏大近50%;采用透明的玻璃管作为测试管可以研究传火速度和药粒的点传火现象。采用透明玻璃管测试常压状态下微气孔球形药的传火速度是可行的。

改性双基球形药的制备工艺研究

介绍了改性双基球形药的悬浮法制备工艺 ,探讨了增能物质含量及其改性物质的粉碎程度对球形药假密度和粒径的影响。并对溶剂用量。

利用流变学等温测试方法研究铝对聚叠氮缩水甘油醚改性球形药固化的影响

为了研究铝在聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性球形药固化过程中的作用,利用流变学等温测试方法研究了铝对GAP改性球形药固化动力学的影响,采用热分析动力学Sestak-Berggren模型对固化动力学参数进行求解,分别建立了含0%铝和10%铝的GAP球形药的固化动力学模型。结果表明:GAP球形药固化过程中表观活化能变化不大,在0<转化率<0.8范围内可认为表观活化能为64.8 k J/mol,加入铝后反应的表观活化能增大,为85.1 k J/mol,反应级数增加,指前因子减小,说明铝对GAP球形药的固化反应具有消极影响;模型与实验数据吻合较好,说明可利用流变学等温测试方法研究固体GAP球形药的固化过程;对0%和10%铝两个体系的黏度变化进行分析发现,铝主要影响到GAP球形药固化的第二阶段,使异氟尔酮二异氰酸酯分子上位阻较大的异氰酸酯基反应更加困难,活化能增大。

GAP改性单基球形药的表征

采用内溶法制备了由聚叠氮缩水甘油醚(GAP)改性的单基球形药,用扫描电子显微镜(SEM)、假密度测定器、激光粒度仪和傅里叶变换红外(FT-IR)对GAP改性单基球形药进行表征。结果表明,所制得的GAP改性单基球形药圆球率较高,颗粒间无粘结,流散性好;在驱溶时采取缓慢升高真空度和温度的方法可制得较好的GAP改性单基球形药,驱溶时间从10min增长至60min时,假密度从0.5467g/cm3增大至0.8315g/cm3,适宜的驱溶时间为40～50min;搅拌速度从700r/min提高至1 500r/min时,GAP改性单基球形药的中位粒径d50从134.53μm减小至59.80μm,适宜的搅拌速度为1 000～1 500r/min。

微气孔球形药的敏化效应

为了改善微气孔球形药的传火特性,采用浸渍的方法在药粒表面及内孔中吸附不同种类的敏化剂,研究敏化剂种类和添加量对微气孔球形药热分解特性和传火速度的影响。结果表明,敏化剂的引入可以降低样品的热分解峰值温度,在所选的几种敏化剂中敏化剂A对样品热分解峰温的影响最显著。在单基型微气孔球形药中添加5%的敏化剂A,其热分解峰值温度从203.1℃降低到199.5℃;在装填条件下,不同种类的敏化剂均可提高药粒的传火速度,传火速度随着敏化剂添加量的增加而提高;在所选的几种敏化剂中,敏化剂C对单基微气孔药的传火速度影响最大,添加5%的敏化剂C可使样品的传火速度提高近3倍。当添加敏化剂A时,单基微气孔药传火速度的提高幅度明显高于双基型微气孔药;敏化剂A对单基微气孔药的撞击感度影响不大,当添加量小于16%时,撞击感度的变化幅度不超过10%,摩擦感度则随敏化剂添加量的增加逐步提高,当添加量达到16%时样品的摩擦感度可以从58%提高到98%。引入敏化剂来改善微气孔球形药的传火特性是有效的,但添加量不宜太大,否则会对样品的安全性能带来负面影响。

BuNENA单基球形药制备工艺研究

为了提高单基球形药的成球质量,在传统球形火药制备的工艺基础上,加入含能增塑剂N-丁基硝氧乙基硝胺(BuNENA),通过改变工艺条件(溶剂含量、水含量、搅拌速度和驱溶速度等),探索BuNENA球形药的制备工艺。结果表明:在棉水比为1∶29、棉溶比为1∶15、初始和预驱溶温度为48℃等合适的原料配比和实验条件下,制备所得的BuNENA球形药质量比较理想。

含不同燃速催化剂的NC/GAP复合球形药的制备与热分解性能

为了改善燃速催化剂在固体推进剂药柱中的分散均匀性,提高其催化效率,采取内溶法分别制备了含燃速催化剂Fe2O3、Cu O、CNTs以及Cu2Cr2O5的硝化纤维素/聚叠氮缩水甘油醚复合球形药,并对其形貌、粒径、塑化性能、热分解性能等进行了测试与分析。结果表明,采取内溶法工艺制备的含燃速催化剂NC/GAP复合球形药,圆球化程度高,流散性好,球形药颗粒粒径可控;燃速催化剂以物理共混的方式引入NC/GAP复合球形药,对NC和GAP的分子结构未产生影响。另外,燃速催化剂的加入促进了NC/GAP球形药的热分解。含Fe2O3、CuO、CNTs以及Cu2Cr2O5的复合球形药比纯NC/GAP球形药的起始热分解温度分别降低12.15,15.38,15.42℃和13.97℃,其中CuO和CNTs的催化效果较明显。

水溶性氧化剂在微孔球形药中原位超细化分散方法研究

为了研究水溶性氧化剂在微孔球形药中原位超细化分散方法的可行性,在微孔球形药制备过程中,向内相水溶液中添加不同浓度的水溶性氧化剂,使氧化剂填充于微孔球形药内部孔隙中并实现均匀分散。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析等手段对含有不同氧化剂的微孔球形药及氧化剂颗粒物进行表征。结果表明:采用浓度不超过30%的氧化剂水溶液均可制备出内部均匀分散了氧化剂颗粒的微孔球形药,分散进入微孔球形药中的氧化剂颗粒平均粒径不超过3μm;随着氧化剂溶液浓度的上升,进入微孔球形药中的氧化剂颗粒逐渐增多;原位分散方法可以实现水溶性氧化剂在微孔球形药中的超细化分散。

复合球形药对改性双基推进剂力学性能和燃烧性能的影响

将RDX、铝粉、催化剂等用硝化棉包覆,制成复合球形药,然后用这种复合球形药制备出改性双基推进剂,测试了这种推进剂的力学性能和燃烧性能。结果表明,采用复合球形药制备的改性双基推进剂比用双基球形药制备的改性双基推进剂的力学性能大幅度提高,低温断裂延伸率从7.84%提高到26.86%,高温最大拉伸强度提高了0.97倍,燃速压强指数从0.38降低到0.30。

NC/Bu-NENA/RDX高固含量复合球形药的制备及性能研究

首次通过水相悬浮造粒法制备了硝化纤维素(NC)/N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)/1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX,40%,质量分数)复合球形药。采用扫描电镜、差示量热-热重、爆炸概率法、甲基紫法、密闭爆发器等方法,研究了NC/Bu-NENA/RDX复合球形药的微观结构、热分解性能、机械感度、热安定性和燃烧性能。结果表明:水相悬浮造粒法制备的NC/Bu-NENA/RDX复合球形药球形度高、结构致密、微观结构缺陷少;NC/Bu-NENA/RDX复合球形药热分解活化能为144.5kJ/mol,与NC/NG/RDX复合球形药相比,提高了5.1%,热稳定性增加;Bu-NENA替代NG后,复合球形药摩擦感度和撞击感度分别降低了57.8%和90.1%,热安定性提升了57.1%;燃烧性能方面,NC/Bu-NENA/RDX复合球形药起始缓燃,燃烧性能稳定。

双基球形药在9mm手枪弹中的应用

分析比较了双基球形药与1325发射药在初速、膛压以及射击后残渣情况结果说明,双基球形药比D25发射药具有更好的弹道性能、射击功能和安全可靠性。分析了不同药型和配方的双基球形药,在9mm手枪弹中的应用状况,认为双基球形药取代D25发射药作为9mm手枪弹的装药是完全可行和可靠的。

双基球形药成球工艺的研究

以水和乙酸乙酯为介质,硝化棉、吸收药为原料,经成球、洗涤、烘干等过程制得球形药。研究了球形药的成球工艺。结果表明,球形药的成球温度、预驱量及脱水剂质量分数依次为66℃～68℃、60%、3%～5%时成球率高;随着溶剂比的提高,球形药的堆积密度增加;随着搅拌速率的提高,球形药的粒径减小。

GAP改性单基球形药制备工艺研究

讨论含氮量、表面活性剂等对单基球形药形貌及密度的影响。结果表明,含氮量增加时,单基球形药密度增大,含氮量高的NC配方比含氮量低的配方制得的球形药成球率低;在GAP改性单基球形药制备中,表面活性剂浓度为0. 1 g/m L时球形药颗粒成型最好,浓度为0. 07 g/m L及0. 13 g/m L时产品拖尾现象明显,成球率较差。较高浓度表面活性剂下能制得粒径更小的球形药;脱水剂用量增加时,改性球形药的密度增大,脱水剂用量为17. 4 g时药粒表面光滑,圆度较高,脱水剂用量为8. 7 g和26. 1 g时,药粒表面存在较多凹坑。

共轴聚焦型微流控装置剪切高粘溶液连续制备双基球形发射药

为了探索连续化生产粒径可控的百微米范围内双基球形发射药工艺条件,以质量分数为10%的双基发射药溶液为分散相,采用共轴聚焦型微流控装置制备了400~700μm范围内粒径可控的双基球形发射药,并研究了两相流量比(Q_(c)/Q_(d))、芯片尺寸对其粒径和形貌的影响。通过扫描电镜、光学显微镜、密闭爆发器等测试方法,表征了样品形貌、粒径分布和定容燃烧性能。结果表明:随两相流量比(Q_(c)/Q_(d))减小,相同芯片下制备样品的中位粒径(D_(50))先增大后减小;随芯片的连续相或分散相通道内径增大,相同两相流量比下制备样品的D50依次增大。当分散相通道内径为0.85 mm,连续相通道内径为2.00 mm,两相流量比为200.00时,制备的样品单分散性好、表面光滑、内部密实、球形形状规则(平均球形度φ_(K)=0.949)且粒径分布窄(跨度span=0.09),其D50为539.94μm,平均颗粒密度ρ为1.601 g·cm^(-3)。密闭爆发器实验中,压力⁃时间曲线表明球形样品在2种装填密度(Δ_(1)=0.12 g·cm^(-3)、Δ_(2)=0.20 g·cm^(-3))下能稳定燃烧,动态活度⁃相对压力曲线符合密实球形药减面燃烧规律。