孔隙对TATB基高聚物粘结炸药有效弹性模量的影响

采用代表体积单元(RVE)建模方法,建立了与实际TATB基高聚物粘结炸药(PBX)微观结构近似的有限元计算模型,该模型可以生成炸药颗粒和孔隙随机分布、填充率和孔隙率任意调整的二维RVE。并采用该模型研究了孔隙大小、空间分布和孔隙率对TATB基PBX有效弹性模量的影响。结果表明:粘结剂内孔隙使得TATB基PBX在外载荷作用下易于变形,TATB基PBX的有效弹性模量显著减小,随着孔隙率增加,有效弹性模量呈指数减小;孔隙的空间分布对TATB基PBX有效弹性模量影响较大,当孔隙分布在粘结剂与炸药晶体之间界面时,容易造成粘结界面破裂而导致有效弹性模量显著下降,下降幅度超过50%;但孔隙的大小对TATB基PBX有效弹性模量影响不大。     

HMX/TATB高聚物粘结炸药的热性能研究

用DSC和小药量固体炸药热爆炸临界温度法测定了以HMX／TATB为基的高聚物粘结炸药的热性能,研究了TATB、含氟粘结剂、铝粉、石蜡等组分对HMX热感度的影响。结果表明,单质TATB炸药只有一个放热峰,而TATB炸药中加入5％粘结剂后两个放热峰。在HMX／TATB高聚物粘结炸药配方中,当HMX含量达到40％以上时,DSC峰温与HMX峰温接近,TATB含量对HMX的1000s热爆炸临界温度有较大影响,当TATB含量在80％左右时,热爆炸临界温度显著提高。     

F2314/AS复合粘结剂与TATB界面作用的相关参数研究

为分析复合粘结剂的组成和配比对高聚物粘结炸药(PBX)界面作用的影响,基于不同理论模型,采用多个参数(参数A、β和有效体积分数φe)评估了氟树脂F2314/丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)复合材料与1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)的界面作用。结果表明,F2314/AS复合粘结剂与TATB的界面作用与F2314和AS的相转变有关,随着温度升高呈现较大波动。TATB/F2314和TATB/AS复合材料的界面作用参数β值分别为0.969和0.840。20℃时炸药颗粒的有效体积分数φe和单个颗粒有效体积的相对值B随F2314含量增加而增加。随着F2314含量增加,PBX中TATB炸药颗粒和粘结剂的界面作用增强。     

基于MD方法的多组分PBX粘结剂优选研究

为优选高聚物粘结剂,采用分子动力学方法,对HMX/TATB基含少量氟聚物的3组分PBX炸药进行了模拟研究.构建了具有比较意义的3组分模型,在同样条件下分别对HMX和TATB与氟聚物F2314、F2311、VitonA 和F2614的结合能进行了计算,并且对PBX体系总结合能进行了研究,分别求得了系列超分子体系结合能相对大小排序.结果表明,从粘结效果角度综合考虑,F2311可作为该PBX体系优选粘结剂.     

热循环对TATB基高聚物粘结炸药性能的影响研究

在-40-＋75℃条件下对TATB基高聚物粘结炸药进行了热循环试验，并在试验前后对炸药试件的尺寸、力学性能及爆轰性能进行了测试。结果表明：TATB基高聚物粘结炸药在热循环后尺寸出现了长大，随着循环次数的增加，其尺寸长大的速率明显变缓；由于界面脱粘，其模量、强度和蠕变性能在热循环后也出现了一定程度的下降；热循环试验后，TATB基高聚物粘结炸药试件的孔隙率增大，其冲击波感度略有升高，但其爆速变化不明显。     

热老化对TATB基高聚物粘结炸药力学性能的影响

对某TATB基高聚粘结炸药(PBX)进行了55～75℃加速老化试验,并对老化前后的样品进行了不同温度下压缩性能、拉伸性能和弯曲蠕变实验,用扫描电子显微镜对老化前后炸药高温拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:长期高温贮存后,TATB基高聚物粘结炸药晶体与粘合剂仍具有良好的粘合界面,其模量、破坏强度、破坏应变和稳态蠕变速率等力学性能指标均未发生明显的变化。     

CL-20/TATB粘结炸药制备及其表征

使用钝感炸药三氨基三硝基苯(TATB)对高能炸药六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)进行包覆和降感处理,制备过程中以1%的Estane作为粘结剂,5%的TATB作为钝感剂,采用水悬浮法制备了CL-20基PBX,并对其进行SEM、XRD、DSC以及撞击感度性能测试。结果表明:TATB可以有效地包覆在CL-20表面,在包覆过程中CL-20晶型未发生改变;与未添加TATB的CL-20/Estane粘结炸药相比,热爆炸临界温度提升了0.08℃,活化能提高了7.09k J·mol-1,并且其撞击感度明显降低,特征落高(H50)由30.64cm提升至44.57cm,提升了45.5%。     

TATB基高聚物粘结炸药低温老化后的结构和热性能研究

将TATB基高聚物粘结炸药在0，－10，－20，－30，－40℃的条件下贮存120天，利用红外光谱测定其分子结构的特征，并 利用真空安定性试验、热失重以及差热分析测定低温贮存前后的热稳定性，结果表明：TATB基高聚物粘结炸药经低温贮存后分子结构没有发生改变，热稳定性较好，说明低温贮存对TATB基高聚物粘结炸药影响不大。     

TATB基高聚物粘结炸药高温力学性能

为分析TATB基高聚物粘结炸药(PBX)在高温状态下的性能变化,对该高聚物粘结炸药在不同温度下的压缩性能、拉伸性能、蠕变性能及泊松比进行了测试,并采用扫描电子显微镜对其高温蠕变断面形貌进行了观察。结果表明,该高聚物粘结炸药的压缩强度、拉伸强度、抗蠕变持久应力及持久时间均随温度升高而降低,其泊松比随温度升高无明显变化; 在高温70 ℃、拉伸应力为3 MPa下,该PBX拉伸蠕变破坏模式主要为炸药颗粒与粘结剂脱粘,而在相同拉伸应力、温度为50 ℃和60 ℃下,其拉伸蠕变破坏模式还表现为炸药颗粒断裂。     

粘结剂含量对热压TATB基PBX残余应力的影响

为了掌握粘结剂含量对高聚物粘结炸药(PBX)残余应力和宏观力学性能的影响规律,采用基于VKα靶的X射线衍射方法测试了F2314粘结剂含量为0~11%热压成型的TATB基PBX残余应力,采用巴西试验方法测试其宏观力学性能,并采用了TATB晶体-粘结剂包裹结构简化模型进行温度单一因素条件的残余应力数值模拟验证。实验结果表明:不含粘结剂的PBX,其残余应力为拉应力;随着PBX中粘结剂含量增加,残余应力逐渐减小,当粘结剂含量超过5%,其拉伸残余应力递减趋势增强;当粘结剂含量由7%增加到9%时,残余应力由拉应力转变为压应力;PBX力学强度随粘结剂含量增加而增强。残余应力模拟结果与实验结果具有相同变化趋势。     

TATB晶体的状态方程与振动性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)并结合范德华力校正(vdW-DF2)研究了TATB晶体的状态方程与振动性质。对TATB晶体部分振动模式进行了重新分配。研究了0~8.5GPa加压过程TATB晶体振动耦合以及分子间相互作用过程。结果表明,TATB晶体内NH2和NO2振动耦合强烈。波数为1100~1500cm-1时,由于NH2与NO2以及苯环振动耦合,振动尤其复杂。随着压力增加,TATB相邻层分子相互弯曲靠近,引起NH2平面外弯曲振动或摆动与NO2剪切振动耦合,表明分子间氢键作用增强。     

不同键合剂与RDX表界面作用

研究了多羟基醇类(LBA-22、LBA-201)、海因/三嗪类(CBA)、中性聚合物类(NPBA)和取代酰胺类(LTAIC)键合剂与RDX的表界面作用,并在RDX-CMDB推进剂中考察了这些键合剂的作用效果.采用接触角法和Wilhelmy吊板法测定键合剂与RDX的表界面特性参数,利用调和平均方程计算粘附功.结果表明CBA与RDX间的接触角为35.2°,粘附功为135.01 mN/m.红外光谱中RDX(-NO2)基团的吸收峰红移22 cm-1至1510 cm-1,且吸收带展宽.RDX经键合剂表面改性后,推进剂高温最大抗张强度从空白样的1.02 MPa提高到2.01 MPa,低温延伸率提高140%.各键合剂与RDX间的表界面性能数据与推进剂力学性能改善情况基本一致.     

FOX-7的表面能研究

通过接触角、Young-Good-G irifalco-Fowke方程测定研究了FOX-7的表面能以及氟聚合物溶液对FOX-7的润湿性能。理论计算表明FOX-7的表面能及其与氟聚合物的界面作用力均与TATB相当,氟聚合物可对FOX-7、TATB形成良好的润湿与包覆,且对TATB效果略好于FOX-7;在界面间酸碱作用中,FOX-7分子的碱性作用较大,给电子能力强。实际包覆结果显示,氟聚合物对FOX-7、TATB的包覆性能基本属于同一水平。     

中性聚合物键合剂与奥克托今的界面作用

为研究中性聚合物键合剂（NPBA）与奥克托今（HMX）键合作用的实质,进行NPBA的分子设计,采用分子动力学模拟方法研究了NPBA与HMX的界面作用。在此基础上,用动态接触角测量仪和表面-界面张力仪测试NPBA与HMX的粘附功和界面张力,在硝酸酯增塑聚醚推进剂中考察了NPBA的应用效果。研究结果表明：3种NPBA与HMX界面分子间存在范德华力和氢键作用力;在NPBA分子上用—COOCH₂CH₂OH基团取代—COOCH₃基团,或增加—CN基团数量,整体上增强了NPBA与HMX晶体的界面作用力,提高了推进剂的强度。     

有机硅烷偶联剂在固体火箭发动机装药中应用及其作用机理综述

综述了硅烷偶联剂在固体推进剂中用作键合剂，在绝热包覆层中用作添加剂和填料的表面处理剂以及在推进剂和包覆层之间用作过渡层的情况。讨论了硅烷偶联剂的作用机理、双基推进剂的粘接机理和形成过渡层的抗ＮＧ迁移机理。