纤维素甘油醚硝酸酯粘合剂及其推进剂的力学性能

利用X-ray衍射、拉伸实验和动态力学性能DMA实验研究了纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)的结晶度、NGEC及其推进剂的力学性能和动态力学性能,借助扫描电镜观察了NGEC基改性双基推进剂的断裂形貌,并通过流动性实验探索了NGEC全部与部分取代NC的改性双基推进剂的热加工工艺性能。结果表明:与NC相比,NGEC的结晶度和力学强度略低、延伸率较高、玻璃化转变温度低且转变温度范围宽;加入NGEC,可降低高固体含量改性双基推进剂的脱湿现象,有利于提高其力学性能;粘合剂体系中NGEC的含量对其改性双基推进剂的玻璃化转变的α松弛影响较大,随着NGEC含量的增加α松弛温度明显降低,而对β松弛的影响较小;与NC相比,NGEC的加入降低了改性双基推进剂的流动性实验出药压力,提高了出药速度,具有良好的热塑性及热加工安全性。

纤维素甘油醚硝酸酯基模压可燃药筒的制备与性能

为改善可燃药筒的加工塑性并提升其力学强度,配方中应用含氮量12.3%的纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)部分替代含氮量13.0%的硝化棉(NC)或木质纤维素,制备了5种可燃药筒样品,并测试了其室温下的力学性能和燃烧性能。结果表明,用质量分数15%和30%的NGEC替代硝化棉,可使可燃药筒的抗拉强度分别提高33.8%和35.2%,延伸率分别降低32.2%和24.7%,火药力分别降低3.2%和10.7%,燃烧结束点时间分别减少59.8%和56.8%;用质量分数5%和8%的NGEC替代木质纤维素,可使可燃药筒的抗拉强度分别提高20.2%和16.9%,延伸率分别降低48.1%和47.2%,火药力分别提高11.5%和19.5%,燃烧结束点时间分别减少75.7%和79.8%;因此NGEC部分替代硝化棉或木质纤维素,均可使可燃药筒的抗拉强度不同程度地提升,但会导致延伸率下降,并使可燃药筒的燃烧平均活度明显升高、燃烧结束点时间明显变短、燃速加快。

纤维素甘油醚硝酸酯在改性双基推进剂中的应用研究

为了改善改性双基推进剂的力学性能,并提高推进剂的能量,用纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)替代硝化纤维素,采用吸收-压延法制备推进剂样品并进行了研究。对NGEC的基本理化性能进行了测试;采用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压力指数,发现随着NGEC的加入,推进剂燃速与原配方样品均有所增加;高低温力学性能实验结果显示,含NGEC配方样品抗拉强度及延伸率均有不同程度的改善,尤其在高能高固推进剂配方中,低温条件下抗拉强度增幅达到43.2%,延伸率增幅达66.7%,充分证明NGEC能够改善双基推进剂低温脆的缺点;爆热测试结果显示NGEC的加入能够小幅提高爆热。

纤维素甘油醚硝酸酯改善球扁发射药低温内弹道性能的研究

为解决添加高能固体组分的球扁发射药存在低温膛压偏高的问题,在不降低发射药能量的前提下,用纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)部分替代硝化纤维素,通过挤压成型工艺,制备了含有NGEC的球扁发射药,并对其外型、燃烧性能、内弹道性能、感度进行了研究。结果表明,添加NGEC后,球扁药药粒的外型均一、药粒尺寸一致性较好;球扁发射药的燃烧呈现出渐增性,且具有一定的钝感性,撞击感度降低了30%;内弹道性能得到改善,在+15、+50、-40℃时,最大膛压平均值分别降低10%、8%、15%,低温力学性能得到提高;在-40℃、破碎率为50%时,冲击高度和抗冲击强度分别提高了10.52%、17.32%。因此NGEC有望应用于球扁发射药。

含能纤维素凝胶推进剂体系燃烧特征与稳定性

以羧甲基纤维素甘油醚硝酸酯(CMNGEC)为含能胶凝剂,通过配方设计,得到多组分凝胶推进剂体系。采用平板燃烧测试、热重-微商热重和差示扫描量热法,高速离心稳定性实验分析了新型凝胶推进剂体系的燃烧火焰特征、燃烧残渣量与体系稳定性。结果表明,CMNGEC凝胶推进剂体系燃烧具有周期性的膨胀、破裂、喷射及胶凝剂燃烧四个过程,燃烧残渣比Si O2凝胶推进剂体系少,其热分解可分成液体组分挥发、CMNGEC热分解和高氯酸铵热分解三个阶段。当CMNGEC胶凝剂含量达到3%,凝胶推进剂体系在670,2000,7000 g高速离心30 min条件下稳定,液体析出率均小于1%。

NGEC基改性双基推进剂的制备及性能

为改善双基推进剂的低温力学性能,将纤维素通过碱化、醚化转变成纤维素甘油醚,再经硝化得到不同醚化度、酯化度的NGEC。测定和分析了NGEC基和NC基双基推进剂的力学和能量特性,电镜扫描观察了拉伸膜断截面喷金后的端面形貌。结果表明,NGEC双基推进剂的力学性能、爆热和比容均高于NC双基推进剂,制品内部结构均匀,抗压强度(+50℃)σm≥11.0M Pa,延伸率(25℃)εm≥40%,比冲达到2 218.1N.s.kg-1。

NGEC的热行为和热分解机理

采用TG/DTG、DSC及实时测定凝聚相分解产物的固体原位反应池/快速扫描傅立叶变换红外光谱联用技术,研究了纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)的热行为和热分解机理,利用Kissinger法和Ozawa法计算了热分解反应活化能Ea和指前因子A,利用热力学关系式计算了分解反应的热力学函数ΔG≠、ΔH≠和ΔS≠,通过非等温DSC曲线的特征温度估算得到了NGEC的热爆炸临界温度Tb。