硼粉中和改性对B/HTPB混合物流变性能影响研究

为减少硼粉表面的B2O3、H3BO3酸性杂质,无定形硼粉分别用氨水气相(B-1)、氨水液相(B-2)和NaOH溶液(B-3)进行了中和处理。通过HAAKE流变仪研究了中和硼粉B-1、B-2和B-3与HTPB混合物的流变特性,结果表明,随混合时间增加,B-1/HTPB混合物的表观黏度和屈服值增加快,B-2/HTPB混合物增加缓慢,B-3/HTPB混合物几乎不变。通过酸度、TG、IR、XRD等测试探讨了三种中和处理硼粉的机理,结果表明,B-1/HTPB流变性能的改善是由于硼粉表面物理吸附了NH3,其可能隔绝了H3BO3与HTPB的反应,而在混合过程NH3的脱附使B-1/HTPB混合物凝胶,流变性能变差,B-2/HTPB混合物流变性能的改善可能由于硼粉表面酸性H3BO3杂质与氨水生成了少量水溶性化合物,B-3/HTPB混合物良好的流变性能是由于NaOH溶液中和处理硼粉过程生成了水溶性的NaBO2,使硼粉表面的H3BO3杂质含量降低。     

固体推进剂用无定形硼粉高温提纯工艺研究

为了满足含硼富燃料推进剂中无定形硼粉纯度要求,提出了一种低含量无定形硼粉高温精制工艺。以三氧化二硼与镁粉为原料,经自蔓延反应、酸洗、水洗合成了含量为88%～93%无定形硼粉,再与三氧化二硼混合后高温精制,经水洗得到纯度为95.9%的高纯度无定形硼粉,并利用单因素分析法研究了精制温度、原料比例、精制时间对产品收率及含量的影响。结果表明:精制温度650℃、精制时间2.5h、无定形硼粉粒径1μm、三氧化二硼与无定形硼粉质量比为2∶1时,无定形硼粉精制收率为97.2%,纯度为95.9%。     

硼粉理化特性及其在富燃料固体推进剂中的应用进展

综述了富燃料推进剂用燃烧剂硼粉的理化特性及其应用进展, 总结了目前存在的问题, 并展望了其在富燃料固体推进剂中的应用前景.     

硼粒子表面包覆对富燃料推进剂热分解特性的影响

借助于ＤＴＡ、ＴＧ、ＤＳＣ等热分析手段，研究了硼表面包覆对Ｂ／Ｍｇ／ＡＰ／ＨＴＰＢ富燃料推进剂热分解特性的影响。用于硼粒子表面包覆的材料有ＡＰ、ＫＰ及ＬｉＦ。为便于对比，对含未包覆硼的基础配方也作了相应分析。研究表明，硼包覆有助于提高硼粒子的反应活性，可促进燃料的热分解。从而对提高含硼富燃料推进剂的燃烧性能极为有利。     

高能含硼HTPB富燃料推进剂工艺性能改善研究

通过XPS、FTIR和粘度测试等实验手段,证实硼粉表面杂质H3BO3、B2O3与HTPB反应生成硼酸酯,引起凝胶化反应是导致硼粉/HTPB不相容的根本原因.采用硼粉表面处理和团聚成球工艺消除了硼表面杂质与HTPB的不良聚合反应,解决了推进剂中固体填料不合理的级配关系,使推进剂药浆5h表观粘度小于500Pa·s,适用期大于16h,突破了高能含硼HTPB富燃料推进剂工艺难题.     

硼粉在冲压发动机补燃室中可燃性研究

在综述国内外有关硼粉点火和燃烧研究成果的基础上,分析了硼粉点烧的条件,归纳总结了改善硼粉燃烧的技术途径,并结合冲压发动机补燃室的特性,探讨了硼粉在补燃室中燃烧的可能性,提出了确保硼粉可燃的技术措施.试验表明采用的技术途径和手段有效,显著改善了硼粉的点火性能和燃烧效率,验证了理论分析结果.     

超细硼粉的3,3-双（叠氮甲基）环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚包覆研究

采用直接反应及溶剂蒸发法，用PBT对硼粉进行了表面包覆。并通过透射电镜、精密酸度计、旋转粘度计等仪器对包覆效果进行了分析表征。由X-光电子能谱和透射电镜图可以看出，经PBT包覆后，在硼粉的表面明显包覆了一层高分子化合物PBT，且包覆效果较好。酸度和粘度分析的结果表明，经PBT包覆后硼粉加水悬浊液体系的pH值明显增大，并有效的降低了HTPB体系的粘度。燃烧残渣分析结果表明，经包覆后的B的燃烧效率明显提高，残渣中B2O3和B的摩尔比由包覆前的1：22．7增加到1：8．51。     

含硼富燃料推进剂配方初步优化

针对含硼富燃料推进剂热值高，燃烧性能差的特点，介绍了一种低成本的含硼富燃料推进剂可燃性的实验测定方法，利用该方法对含硼富燃料推进剂三个主要组分的不同配比进行了大范围的测试。给出了含硼富燃料推进剂的可燃区间，同时发现当氧化剂含量一定时，金属燃料和粘合剂体系之间存在一个燃烧性能最佳的配比。结合该推进剂的工艺特点，给出了其燃烧性能调节的范围。     

镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能及硼氧化效率的影响

为了确定镁铝金属粉对含硼富燃推进剂燃烧性能和硼氧化效率的影响,用靶线法测定三种配方含硼富燃推进剂在0.5,1.0,1.5 MPa三种压力条件下的燃速,采集相应的燃烧残渣,用化学分析法测定了三氧化二硼(B2O3)和总硼(B)含量,计算出硼的氧化效率。实验结果表明,镁粉含量对推进剂燃烧性能有明显影响。推进剂中B的含量为30%,并固定其他组分,金属粉含量为6%,改变镁粉和铝粉比例,镁粉0%,3%,6%,相应铝粉为6%,3%,0%。当镁粉含量较高时,推进剂燃速较高,压力指数也较高;镁粉含量低时,燃烧残渣中B2O3含量较高,而镁粉含量高时,燃烧残渣中B2O3含量较低;且随着压力的增高,残渣中B2O3的含量降低;硼的氧化效率随镁含量的增高和压力升高而降低。镁粉可抑制硼的氧化反应,使硼氧化效率降低,提高推进剂燃速和压力指数。     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧特性

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术对比研究了含球形硼粉和Al粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明:用等质量的球形硼粉替代Al粉,可降低推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度,同时推进剂压强指数增大,凝聚相热分解放热量减少,且其熄火表面上存在大量球形硼粉及其燃烧产物熔联、凝聚形成的球状物。     

爆胶棉对浇铸高能少烟CMDB推进剂工艺和力学性能影响

采用HAAKE流变仪和单轴拉伸试验,分别研究了爆胶棉(PNC)对浇铸高能改性双基推进剂(CMDB)推进剂工艺与力学性能的影响,并用B.S.T公式计算了含PNC的推进剂的物理交联密度。结果表明,在PNC含量为0.1%~0.5%的范围内,CMDB推进剂药浆为典型的假塑性流体;其粘度-剪切速率曲线均符合Ostwald de Waele方程;PNC含量增大,CMDB推进剂药浆的表观粘度(剪切速率为1 s-1)增大,其流平性能逐渐变差,但仍具有较长的适用期,可满足推进剂工程化的工艺要求。研究还表明,在CMDB推进剂中适量增加PNC含量,可提高推进剂中的物理交联密度,改善推进剂的密实性、连续性以及粘结剂基体对填料的包覆效果,提高推进剂的高、低温(50℃和20℃)抗拉强度。     

浇铸型高能CMDB推进剂的力学性能

研究了硝化棉种类和含量、高氯酸铵粒径,以及双基球和黑索今含量等对复合改性双基(CMDB)推进剂力学性能的影响。结果表明,随着含氮量12.0%的NC的降低,CMDB推进剂20℃和50℃下的拉伸强度和延伸率均显著降低。在CMDB推进剂中添加适量含氮量13.0%的NC和12.6%的NC均有助于提高推进剂拉伸强度;含氮量13.0%的NC不利于改善推进剂的延伸率;而含氮量12.6%的NC有助于提高推进剂的低温延伸率,但对推进剂高温延伸率影响不显著。在CMDB推进剂中添加适量的双基球对提高推进剂的拉伸强度和延伸率均有利。AP的粒径对CMDB推进剂力学性能影响显著,小粒径的AP有利于提高推进剂的拉伸强度,而大粒径的AP有利于改善推进剂的延伸率。随着RDX取代AP量的逐渐增大,CMDB推进剂在高温和常温下的拉伸强度先增大后减小,而延伸率先增减小后增大。     

AP包覆超细硼粉的改进方法

采用沉积法,以甲醇、丙酮为溶剂,AP为主要原料,对超细硼粉进行包覆。研究了溶剂、蒸发速率及氨基硅烷偶联剂对包覆效果的影响,并采用红外光谱、热分析、原子力显微镜、透射电镜等手段分析了包覆效果。结果表明,最佳的蒸发速率为10g.h-1;包覆前先对硼粉进行硅烷偶联剂预处理,会使硼粉的表面沉积更均匀,包覆效果更好;包覆后硼粒子表面规整,而且外表面存在较明显的包覆层。     

NC/NG/AP/Al复合改性双基推进剂力学性能研究

研究了硝化棉含量、固体组分粒度级配和固化剂对NC/NG/AP/Al复合改性双基(CMDB)推进剂的力学性能的影响。结果表明,随NC含量的降低,CMDB推进剂 20℃和 50℃下的抗拉强度降低,硝化棉的质量百分含量为20%时,推进剂的伸长率出现最大值;固体组分的粒度级配对CMDB推进剂的力学性能有较大的影响,AP(96.8μm)、RDX(44.9μm)和Al(10.8μm)质量百分含量的比值为1∶1∶1时,该推进剂力学性能为最佳;硝化棉含量较少的CMDB推进剂体系,进行适度交联固化可在一定程度上提高抗拉强度,明显提高推进剂的伸长率。     

RDX对改性单基发射药燃烧性能的影响

为提高单基发射药(硝化棉/二硝基甲苯/邻苯二甲酸二丁酯/二苯胺,NC/DNT/DBP/DPA)的能量,在单基发射药中加入不同含量(5%、10%、15%、20%)、不同粒度(0.2,3.7,7.6,100.0μm)的黑索今(RDX),制备并得到改性单基发射药。通过密闭爆发器实验研究了RDX含量、粒度对改性单基发射药燃烧性能的影响规律。实验结果表明:在RDX粒度为7.6μm时,改性单基发射药的燃速随RDX含量的增加先降低再升高,在RDX含量为10%附近存在一个最小值;在50~p_(dpm)MPa(p_(dpm)为最大压力陡度所对应的压力值),改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。当RDX含量为5%时,改性单基发射药的燃速随RDX粒度的减小而减小;在50~p_(dpm)MPa,粒度为0.2,3.7μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均小于1,粒度为7.6,100.0μm的RDX改性单基发射药的燃速压力指数平均值均大于1。     

含CL-20改性双基推进剂的能量计算与分析

借助REAL软件,采用最小自由能法计算了含不同量六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)、黑索今(RDX)、Al的改性双基推进剂的能量特性。研究了CL-20、RDX、Al含量变化对该推进剂能量特性的影响。结果表明:随着CL-20含量的提高,该推进剂的理论比冲、燃烧温度、氧平衡和燃气平均分子量大幅度增加;在含CL-20改性双基推进剂中加入Al粉可进一步提高推进剂的能量,但Al粉含量应使体系氧平衡系数大于0.53,否则将降低能量。