紫外分光光度计法测定硝化纤维素含氮量

为发展绿色无毒、操作简单且结果准确的NC含氮量测量方法,基于硝化纤维素(NC)在碱液中水解后产生的亚硝酸根(NO_(2)^(-))与硝酸根(NO_(3)^(-))的摩尔比与NC含氮量之间的线性关系,采用紫外分光光度计法分析了NC含氮量。在相同的反应条件下水解5种已知含氮量的NC标品,通过紫外分光光度计测定了水解液中的NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)含量,对测量体系的反应条件进行了优化;通过最小二乘法确定NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)的摩尔比(y)与NC标品含氮量(x)之间的线性关系;最后用3种验证用NC样品对此法进行验证。结果表明,通过紫外分光光度计可同时测定碱解液中NO_(2)^(-)和NO_(3)^(-)的含量,其最佳反应条件为:氨基磺酸浓度为20 g·L^(-1),反应时间为30 min;在最佳反应条件下得到了R2为0.9893的y与x间的线性关系式;验证结果表明,采用紫外分光光度计法得到的含氮量与实际含氮量非常吻合,相对标准偏差RSD(n=4)均小于0.150%。

不同含氮量NC对CMDB推进剂力学性能的影响

采用分子动力学计算了不同含氮量NC在NG/HMX共混体系的回转半径、径向分布函数及不同含氮量NC与NG/HMX共混体系的弹性常数;通过拉伸实验测试了不同含氮量NC对CMDB推进剂力学性能的影响。结果表明,NC体系中含氮量的增加,使NC分子链内部的作用力弱化,内旋自由度增大,NC分子链尺寸增大,NC的延展性改善;不同含氮量NC与NG/HMX共混体系的拉伸模量、剪切模量和体积模量与只含有NC的体系相比均有所降低;含氮量11. 8%的NC对改善NC/NG体系的弹性常数效果最佳,同时NC含氮量的增加能够强化NC与NG分子间相互作用;在浇铸CMDB推进剂中添加适量的1#NC和2#NC能提高浇铸CMDB推进剂在常温(20℃)和高温(50℃)的拉伸强度。

TMETN含量和NC含氮量对TMETN/NG混合硝酸酯发射药力学性能的影响

为了改善发射药的力学性能,在硝胺发射药配方基础上,用三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)取代部分NG、改变NC含氮量,制备了2个系列的TMETN/NG混合硝酸酯发射药样品;采用冲击试验机、材料试验机测试了3个不同温度(-40、20和50℃)下发射药的冲击强度和压缩强度;利用密闭爆发器测试了发射药在高压(p_m≈600MPa)下的燃烧性能。结果表明,在试验范围内,发射药的低温冲击强度随着TMETN质量分数的增加(0、5%、10%、15%、20%)而逐渐增加,高温和常温下则呈现相反的趋势,而压缩强度在不同温度下均呈现上升的趋势;随着NC含氮量由12.2%增至13.0%,在不同温度下发射药冲击强度和压缩强度均呈现先小幅增加后逐渐减小的趋势;在高压条件下,发射药样品在不同温度条件下的p—t、L—B曲线均光滑,符合管状发射药正常燃烧的变化规律,未出现明显的破碎现象。

精制棉与硝化工艺对硝化棉含氮量及其分布均匀性的影响

采用北京理工大学自主研发的硝化棉(NC)含氮量及其分布均匀性测试仪,从精制棉聚合度、硝化时间和硝化体系中的HNO3含量三方面考察了硝化棉含氮量及氮量分布均匀性的变化规律。首次把纤维在硝化过程中的膨润程度作为一个指标进行分析。实验结果表明:在可比条件下精制棉的聚合度对所制备的NC含氮量无显著影响,而精制棉的聚合度越小,所制备NC的氮量分布越均匀;随硝化时间延长,NC含氮量先逐渐增大,在硝化时间为30 m in时达到最大值,之后继续延长硝化时间,NC含氮量呈轻微下降趋势;NC的氮量分布指数Dξ值起初随硝化时间延长而减小,在硝化时间为30 m in时取得最小值,之后继续延长硝化时间,Dξ值又逐渐变大;在所研究的范围内,随着硝化体系中HNO3含量的增大,NC的含氮量逐渐增大。硝化体系中HNO3含量过大或过小时,所得NC的氮量分布均匀性都较差,而当HNO3含量为20.8%左右时,所得NC的氮量分布均匀性最好;在考察精制棉聚合度、硝化时间和硝化体系中的HNO3含量三方面因素对硝化结果的影响规律时都发现,纤维的膨润程度是影响NC氮量分布均匀性的最直接原因,纤维膨润程度(平均直径)越大,所得到NC的氮量分布均匀性越好。

硝化工艺及原料的预处理对硝化棉含氮量及其分布均匀性的影响

采用硝化棉(NC)含氮量及其分布均匀性测试仪,考察了硝化系数、精制棉的膨润预处理和超声预处理三因素对硝化棉含氮量及氮量分布均匀性的影响规律。结果表明,NC的含氮量随硝化系数的增大而增大。当硝化系数分别为40、50和80时,NC含氮量分布值Dξ较小,当硝化系数为20或100时,Dξ值均显著增大;采用硫脲和尿素水溶液预处理精制棉,对NC的含氮量没有影响,但可使NC的氮量分布变窄;随着精制棉超声处理时间的延长,NC的含氮量逐渐增大。当超声波处理时间分别为10和30 min时,NC的含氮量分布明显变宽,NC的相对分子质量降低。当处理时间为60 min时,NC的氮量分布与未处理前相比略微变窄,NC的相对分子质量略有增大。

利用全自动定氮仪测定硝化棉的含氮量

采用自行研制的全自动定氮仪测定硝化棉的含氮量,研究了样品前处理条件、全自动定氮仪实验参数对检测结果的影响;讨论了实验的准确性与重复性,对全自动定氮仪法与传统合金还原法进行了比较。结果表明,样品前处理采用石墨炉加热,梯度升温的皂化模式;最佳实验参数为:蒸汽体积分数80%、预热30s、还原反应7min、硼酸体积35mL、蒸馏时间8min;与传统合金还原法相比,采用全自动定氮仪检测硝化棉含氮量的方法用时少、操作简单,自动化程度高,减少了人为误差的影响,可保证结果的精度和准确性。

硝化纤维素含氮量对发射药力学性能的影响

为获得硝化纤维素(NC)含氮量对发射药力学性能的影响规律,制备了NC含氮量分别为12.5%、12.8%和13.0%的3种均质发射药样品,并在此基础上加入RDX,制备了3种非均质发射药样品;采用简支梁摆锤冲击试验测试其抗冲击强度,采用落锤撞击试验结合密闭爆发器试验测试其撞击强度。结果表明,NC含氮量对发射药力学性能的影响与温度有关,非均质发射药在0℃条件下,NC含氮量为13.0%时,简支梁冲击强度和95cm落高下的破碎度分别为32.79kJ/m2和1.000;NC含氮量为12.50%时,简支梁冲击强度和95cm落高下破碎度分别为30.97kJ/m2和0.980。-40℃低温条件下,NC含氮量为13.0%时,简支梁冲击强度和95cm落高下的破碎度分别为7.12kJ/m2和2.798;NC含氮量为12.50%时,简支梁冲击强度和95cm落高下破碎度分别为9.27kJ/m2和1.101。表明随着NC含氮量增大,发射药的简支梁冲击强度和落锤撞击强度都明显降低。