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。     

高剪切速率下硼与HTPB、PBT和GAP端羟基的反应活性

含硼富燃料推进剂具有较高的质量热值和体积热值,是固体火箭冲压发动机较理想的燃料之一,而无定形硼与黏合剂中的羟基可发生反应,导致推进剂药浆表观黏度增大快、药浆适用期缩短等问题。计算了分别以端羟基聚丁二烯(HTPB)、3,3?二叠氮甲基氧丁环?四氢呋喃共聚醚(PBT)和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为粘合剂的含硼推进剂的理论体积热值,并采用双螺杆转矩流变仪和红外光谱研究了B/HTPB、B/PBT和B/GAP体系在高剪切速率混合过程中的流变和红外特性,分析了硼粉表面酸性杂质与粘合剂端羟基的反应活性。结果表明,经过合理配方设计,B/PBT/AP和B/GAP/AP的质量比为50∶20∶30时的体积热值均超过64.00 MJ·~(-3),大于B/HTPB/AP体系的体积热值(61.08 MJ·dm~(-3))。在剪切速率为355.56 s~(-1)、55℃条件下,含25%硼的B/HTPB体系表观黏度快速增加到260 Pa·s,混合110 min发生凝胶现象;含40%硼的B/PBT体系混合7 h黏度仅从3.63 Pa·s上升到10 Pa·s;含55%硼的B/GAP体系混合7 h黏度由5.96 Pa·s下降到0.33 Pa·s。B/HTPB混合体系红外光谱B—O振动吸收峰随着混合时间的增加而逐渐增强,C—O(伯醇)振动吸收峰随着混合时间的增加而逐渐减弱,而B/PBT和B/GAP体系混合420 min后红外光谱B—O振动吸收峰和C—O(伯醇、仲醇)振动吸收峰几乎没有变化。PBT和GAP端羟基与硼粉酸性杂质的反应活性比HTPB的端羟基的活性低很多,这有利于改善含硼推进剂药浆的工艺性能。     

铝形貌对丁羟推进剂燃速特性的影响

基于丁羟四组元推进剂配方,考察了不同表面形貌的铝(Al)粉对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂燃速特性的影响,通过扫描电镜(SEM)、激光粒度分布仪分别观察了两种粒度范围在5~10μm的Al粉表面形貌,采用水下声发射法测试了含不同Al粉的HTPB推进剂的燃速,并计算了燃速压强指数。结果表明,Al粉表面形貌可区分为表面附着铝斑粒和表面光滑两种,两种形貌都对HTPB推进剂的燃速特性具有一定的影响。低压段(3~5 MPa),Al粉表面附着铝斑粒时,HTPB推进剂的燃速增幅为1.33 mm·s~(-1),压强指数为0.36;Al粉表面光滑时,HTPB推进剂的燃速增幅为1.29 mm·s~(-1),压强指数为0.34。高压段(12~20 M Pa),Al粉表面附着铝斑粒时,HTPB推进剂的燃速增幅为4.47 mm·s~(-1),压强指数为0.67;Al粉表面光滑时,HTPB推进剂的燃速增幅为2.48 mm·s~(-1),压强指数为0.40。     

少烟推进剂制作过程中的适用期问题及其测定

主要由HTPB和AP组成的少烟复合推进剂有一缺点,即这种推进剂药柱具有产生声压振荡的燃速响应函数。在推进剂配方小加少量的(质量含量0.5％～1.2％)锆或氧化锆粉对抑制燃烧不稳定性很有效,然而锆粉的加入会加速氨基酯生成反应,使HTPB/AP推进剂药浆适用期变短。四环素能有效弥补由于加入锆粉而给固化工艺带来的麻烦。     

LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响

为考察LiF包覆对硼粉热氧化特性的影响,采用DSC-TG技术对LiF包覆硼(BLiF)进行热分析试验。制备了含BLiF的推进剂样品。采用氧弹量热计测试其爆热和热值。考察了BLiF对推进剂一次、二次燃烧过程中能量释放特性的影响。结果表明:与无定形硼相比,BLiF在599℃存在快速氧化反应,有39.9%(质量百分数)的B参与了B/O反应。含BLiF的推进剂使一次能量释放效率和二次能量释放效率明显提高,硼的燃烧效率从65.48%提高到81.57%。这是由高温下LiF通过吸热反应消耗硼粉表面B2O3氧化层,加速B/O反应所引起的。     

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%。     

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。     

高分子涂层硝胺系复合推进剂燃烧特性

硝胺(AN)系复合推进剂因其燃速低和比冲小而很难推广使用。为增加比冲和燃速,必须研制硝胺含量高的推进剂。研究了在硝胺粒子表面涂覆聚乙酸乙烯基或乙基纤维素的方法。用高分子涂层硝胺可以改善硝胺与端羟基聚丁二烯(HTPB)的浸润性和混合性。在推进剂中增加硝胺量的同时,添加金属燃料硼,探讨了硝胺／端羟基聚丁二烯系推进剂提高燃速和比冲的可能性。明确了如下问题：1)使用高分子涂层硝胺可使推进剂中硝胺的含量增加10Wt％;2)本实验用涂层材料会降低推进剂燃速,而燃速的降低量与硝胺粒子表面涂层厚度有关;3)为增加燃速和比冲,可添加金属燃料硼。     

HTPB推进剂交变温度加速老化与自然贮存相关性

为研究与自然贮存环境相关性较好的推进剂加速老化方法,设计了 HTPB复合推进剂交变温度加速老化试验,在-10～60℃温度范围内,以3种温度变化速率(10 ℃/12 h,20 ℃/12 h,30 ℃/12 h),分别老化3S d,56 d,91 d后对推进剂进行力学性能测试,基于最大伸长率进行了HTPB推进剂加速老化与自...     

硼粒子表面包覆的研究进展

对硼粒子包覆材料提出了要求，简要介绍了用钛、锆、镁、GAP、AP、LiF等物质包覆硼粉的工艺过程和包覆机理，并阐述了包覆后硼粉对含硼贫氧推进剂工艺及燃烧性能的影响。研究结果表明，包覆是改善制药工艺过程以及提高含硼推进剂燃烧性能的主要途径。