3,5-二硝基羟基吡啶类含能盐的研究进展

综述了国内外关于三种3,5-二硝基羟基吡啶类化合物(2-羟基-3,5-二硝基吡啶(2HDNP)、4-羟基-3,5-二硝基吡啶(4HDNP)和4-羟基-3,5-二硝基吡啶氮氧化物(4HDNPO))金属盐和非金属盐的合成、晶体结构、热化学性质和非等温热分解动力学行为,以及它们对固体推进剂燃烧性能影响的研究进展。三种3,5-二硝基羟基吡啶类化合物铅铜盐都表现出对RDX-CMDB微烟推进剂明显的催化燃烧作用和降低压力指数的能力,其中以2HDNPPb/2HDNPCu复合催化体系催化效果最好。预计随着更多此类化合物及其含能盐的合成及应用研究,会发现一些综合性能优良的固体推进剂燃速调节剂。     

三苯基铋对高燃速丁羟推进剂的催化固化作用研究

研究了三苯基铋（ＴＰＢ）对高燃速丁羟推进剂的催化固化作用。实验结果表明，ＴＰＢ可降低该推进剂的固化温度，缩短固化时间，而且对其加工性能和力学性能都无副面影响，同时还发现ＴＰＢ的最佳剂量是推进剂总量的０．００６％￣０．０５％，在５０℃固化时间为７天。     

TKX-55在常压与高压下的热分解特性

采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)研究了5,5'-双(2,4,6-三硝基苯基)-2,2'-双(1,3,4-噁二唑)(TKX-55)常压(0.1 MPa)和5.0 MPa高压下的热分解性能,采用Kissinger和Ozawa方法计算了常压下TKX-55的热分解动力学参数,并与六硝基茋(HNS)对比,以研究分子结构及其性能的相关性。结果表明,高压下TKX-55的热分解行为与常压状态下相比,峰形更加尖锐,在5.0 MPa高压环境下TKX-55仍然保持较高的热稳定性,初始分解温度为355.69℃,比HNS初始分解温高约35℃。随着升温速率的增加,TKX-55及HNS的分解峰温均向高温方向偏移,而在不同升温速率下TKX-55的分解峰温均明显高于HNS。非线性等转化率积分法计算获得TKX-55的分解活化能为233.71 kJ·mol~(-1),HNS为197.87 kJ·mol~(-1),TKX-55的分解活化能明显高于HNS,表明TKX-55较HNS具有更加优异的热稳定性。     

丁羟推进剂用改性硼酸酯键合剂的合成与应用

针对丁羟四组元(高氯酸铵/黑索今/Al/端羟基聚丁二烯,AP/RDX/Al/HTPB)复合固体推进剂存在的力学性能差的问题,选用己二酸和1,4-丁二醇为原料,合成了低分子量聚己二酸丁二醇酯(PBA),以二乙醇胺与丙烯酸甲酯反应合成了N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯,并用FT-IR、GPC、~1HNMR、GC-MS表征了其结构。以N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯为外连单体,以PBA为互联单体,硼酸三正丁酯为原料合成了改性硼酸酯键合剂(BEBA)。将BEBA作为丁羟四组元推进剂的键合剂进行装药试验,结果表明:当固化参数为1.01,交联参数为0.22,BEBA与JH03(另一种键合剂)复配比例为0.08/0.04时,丁羟四组元推进剂的高(70℃)、常(20℃)、低(-40℃)温力学性能最佳。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物Fe(Ⅲ)和Co(Ⅲ)含能配合物的燃烧催化性能

采用密闭爆发器实验和靶线法实验测试了2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPy O)的Fe(Ⅲ)和Co(Ⅲ)配合物作为燃烧催化剂的可行性。结果表明,两种配合物对发射药的燃烧催化效果明显,提高了燃速,并使压力指数降低2.97%~11.36%;Fe(Ⅲ)配合物在10~20 MPa压强范围内使双基推进剂的燃速提高20%以上,并使压力指数在10,14,18,20 MPa 4个压强点降低25.30%~45.78%,催化效果良好;Co(Ⅲ)配合物对双基推进剂燃烧的催化效果不明显。     

含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)推进剂的能量特性

利用国军标方法及CAD系统软件,在标准条件(pe/pc=70∶1)下,计算了含3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的各类推进剂的能量特性,结果表明DNTF的单元推进剂比冲为2696.4N.s.kg-1,比CL-20单元推进剂的理论比冲还高31.1N.s.kg-1;用DNTF取代丁羟推进剂、改性双基推进剂以及GAP推进剂中的RDX或AP可以提高相应推进剂的理论比冲和特征速度。由于DNTF不含氯元素,且摩擦感度比RDX低得多,因此将DNTF引入推进剂中对提高推进剂的综合性能是有益的。     

丁羟推进剂的老化

为进行老化评定研究,选择并研制了固体含量为88-91％的三种丁羟(端羟基聚丁二烯)推进剂。业已证明,固体含量为88％的推进剂与以前提出的一种老化模型相吻合。对于老化情况已经明确的、有较高固体含量的推进剂以及其它计划中的丁羟推进剂也用该老化模型进一步成     

新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用进展

丁羟复合固体推进剂是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂的一类固体推进剂。在其成熟的技术体系上,根据目前存在的燃烧羽焰不清洁和燃烧效率较低的问题,介绍了新型含能材料在丁羟复合推进剂中的应用情况。为了实现燃烧羽焰的清洁性,可以使用六硝基六氮杂异伍兹烷(CL?20)、多氮化合物等高能化合物替代部分高氯酸铵(AP),而二硝酰胺铵(ADN)、硝仿肼(HNF)有希望完全替代丁羟推进剂中的AP;而为了提升铝(Al)粉的燃烧效率,可以使用三氢化铝(AlH_3)、纳米Al和各种复合Al粉。总的来说,在丁羟推进剂中应用新型含能材料应当遵循问题导向,以实现燃烧羽焰清洁性和提高铝粉燃烧效率为目标,充分挖掘无氯类氧化剂和铝基复合材料等新型含能材料的特性价值,从而进一步拓展丁羟推进剂应用范围,为推动固体动力技术在军事和民用领域的全面发展做出贡献。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷与固体推进剂常用安定剂的相容性研究

利用高压DSC研究了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)与固体推进剂常用安定剂Ⅱ号中定剂(C2)、2-硝基二苯胺(2-NDPA)、二苯胺(DPA)、间苯二酚(Res)等的相容性.结果表明,TNAZ与C2、2-NDPA、DPA、Res等安定剂均不相容.     

含2-偕二硝甲基-5-硝基四唑羟胺盐的推进剂能量特性计算

采用最小自由能法,在标准状态下(膨胀比为70/1),计算了含2-偕二硝甲基-5-硝基四唑羟胺盐(HADNMNT)的丁羟复合推进剂和改性双基推进剂的能量特性。理论计算可知,HADNMNT单元推进剂的密度比冲为4936.4 N·s·dm-3,高于黑索今(RDX),低于奥克托今(HMX)和六硝基氮杂异伍兹烷(CL-20);利用HADNMNT完全取代高氯酸铵(AP)后,丁羟复合推进剂的比冲提高了428.7 N·s·kg-1;绘制了HADNMNT与RDX、Al组成的丁羟复合推进剂的等比冲三角图,直观的反映了比冲与配方的关系,HTPB、HADNMNT、RDX及Al的含量分别为10%、60%~62%、14%~16%以及14%~15%时,获得推进剂的最高理论比冲为2778.9 N·s·kg-1。利用HADNMNT完全取代RDX后,改性双基推进剂的比冲为2522.9 N·s·kg-1:通过添加Al并调节HADNMNT与Al在改性双基推进剂中的含量,获得推进剂的优化配方为:NC 25%,NG 33%,HADNMNT 11%,Al 20%,DINA 3.5%,其他助剂7.5%,其理论比冲为2598.5 N·s·kg-1。