HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间相互作用研究

为了探索HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间的相互作用,用DSC和TG-DTG方法以及分解反应动力学计算研究了递增组元的4个混合体系(包括HTPB黏合剂体系、HTPB/Al、HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX推进剂体系)中各组元之间的相互作用。结果表明,DTG峰温以及反应速率常数k可以表征各组元之间的相互作用,其DSC和TG过程可以分为3个阶段;除Al外,各组元之间存在相互作用,各阶段的质量损失测定值与按组分含量计算的加合值吻合得相当好,表明各组元并没有明显的跨阶段分解;AP与HTPB黏合剂的分解温度区间接近或部分重叠,在HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX的混合体系中发生了强烈氧化还原作用:四组元体系中RDX在200℃及220℃的速率常数k分别为1.53和6.81s-1,均大于单质RDX在同一温度下的速率常数1.33×10-6和1.06×10-5s-1,说明AP可以加速RDX的分解,但RDX对AP或(AP+HTPB)分解的影响呈现复杂的情况,由于HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX两体系中AP与HTPB的共同分解过程中存在“等动力学点”(308.0℃),温度低于此点时(AP+HTPB)分解速率常数k因RDX存在而下降,而当温度高于此点时则该k值因RDX存在而增大。通过RDX分解机理解释了存在这种现象的原因。     

HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间相互作用研究

为了探索HTPB/Al/AP/RDX复合推进剂组元之间的相互作用,用DSC和TG-DTG方法以及分解反应动力学计算研究了递增组元的4个混合体系(包括HTPB黏合剂体系、HTPB/Al、HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX推进剂体系)中各组元之间的相互作用。结果表明,DTG峰温以及反应速率常数k可以表征各组元之间的相互作用,其DSC和TG过程可以分为3个阶段;除Al外,各组元之间存在相互作用,各阶段的质量损失测定值与按组分含量计算的加合值吻合得相当好,表明各组元并没有明显的跨阶段分解;AP与HTPB黏合剂的分解温度区间接近或部分重叠,在HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX的混合体系中发生了强烈氧化还原作用:四组元体系中RDX在200℃及220℃的速率常数k分别为1.53和6.81s~(-1),均大于单质RDX在同一温度下的速率常数1.33×10~(-6)和1.06×10~(-5)s~(-1),说明AP可以加速RDX的分解,但RDX对AP或(AP+HTPB)分解的影响呈现复杂的情况,由于HTPB/Al/AP和HTPB/Al/AP/RDX两体系中AP与HTPB的共同分解过程中存在"等动力学点"(308.0℃),温度低于此点时(AP+HTPB)分解速率常数k因RDX存在而下降,而当温度高于此点时则该k值因RDX存在而增大。通过RDX分解机理解释了存在这种现象的原因。     

溶胶-凝胶法制备RDX/SiO_2膜

采用溶胶-凝胶法配制一定比例的SiO2溶胶,恒温(55℃)陈放一定时间后形成凝胶,同时滴加RDX的丙酮溶液,用玻璃基片提拉干燥得到RDX与SiO2质量比为4∶1的复合膜,讨论了温度和溶胶陈化时间对膜质量的影响.结果表明,在温度恒定并且黏结剂含量一定时,溶胶陈化时间短,所得薄膜厚度小,较平整,但黏性小,干燥后脆裂;溶胶陈化时间较长时,所得薄膜厚度大,黏性大,但易结块;扫描电镜显示,RDX/SiO2复合膜中RDX和SiO2分布均匀.溶胶凝胶法制备RDX/SiO2复合膜中组分含量可调,在微型火工品中具有潜在应用价值.     

AP/SiO2/Fe2O3纳米复合材料的制备与表征

采用溶胶凝胶法制备了AP/SiO2/Fe2O3纳米复合材料.用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)对产物的结构进行了表征.用差示扫描量热仪(DSC)对原料和产物的热分解性能进行了表征.结果表明,AP/SiO2/Fe2O3纳米复合材料是以SiO2/Fe2O3为骨架,AP进入凝胶孔洞中形成的.Fe2O3均匀分布在纳米凝胶骨架中.经热处理后αFe2O3的晶粒度为9.7nm,有效防止了纳米Fe2O3的团聚;AP均匀地分散在凝胶孔洞中,晶粒度为80～250 nm.AP/SiO2 /Fe2O3纳米复合材料能有效促进AP的热分解,使其高温分解峰温降低84.77℃,分解热提高987.1J/g.     

TiO2/SiO2复合薄膜的晶型和晶粒尺寸研究

通过溶胶－凝胶工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的TiO2/SiO2复合薄膜，由紫外可见光谱发现：在TiO2薄膜中添加SiO2后，薄膜中TiO2晶粒尺寸变小，TiO2/SiO2复合薄膜的吸收边缘波长发生了明显的“蓝移”。进一步用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征了TiO2/SiO2复合粉末和TiO2粉末的晶型和晶粒尺寸，结果发现，在TiO2凝胶粉末中添加少量SiO2（如摩尔分数为5％）后，TiO2和晶粒生长受到明显抑制，晶粒尺寸明显变小，为6－7nm；当TiO2凝胶粉末中添加的SiO2量较高时，随热处理温度升高，TiO2的晶型转变和晶粒生长受到更大抑制，晶型转变的晶粒生长更缓慢。     

Al/AP对RDX基复合炸药水中爆炸参数的影响

以RDX为主炸药,通过添加不同含量的Al粉和AP制成6种RDX基复合炸药,采用水中爆炸实验研究,从冲击波参数和气泡参数等方面分析了Al粉和AP对复合炸药水中爆炸性能的影响。结果表明,主炸药含量不变时,随着Al与AP摩尔比的增大,冲击波峰值压力、时间常数、冲量和能流密度都逐渐减小,气泡周期、气泡能和最大气泡半径先增大后减小,当Al与AP的摩尔比为3.8左右时,达到最大值。     

Al2O3/SiCp纳米复合材料化学制备工艺研究

化学工艺是剪裁和控制陶瓷材料显微结构最有效的手段之一。为此详细研究了Al2O3/SiCp纳米复合材料的化学制备工艺,利用非均匀成核法在纳粹SiC粒子表面包覆一层Al（OH）3后,其等电点IEP由pH=3.4移至pH7.5,表现出类似Al2O3的胶态特性,在pH＝4．5－5．0之间,包覆型SiC与Al2O3荷电性相同,通过胶态悬浮液混合,将包覆型纳米SiC均匀分散于Al2O3基体中,最后,在不加任何分散剂的条件下,制备出高固相、低粘度的包覆型SiC－Al2O3水基浆料,并成功利用凝胶注模型成型（gelcasting）工艺,制备出显微结构均匀的Al2O3/SiCp纳米复合陶瓷材料素坯。     

CuO/Al复合材料的制备及对高氯酸铵催化作用研究

为了改善固体推进剂中高氯酸铵（AP）热分解性能，本文利用溶胶凝胶法制备了CuO/Al复合催化剂，并利用SEM、XRD等手段对其形貌和结构进行了表征，通过DSC方法考察了催化剂对AP 热分解的催化效果。结果表明：CuO/Al催化剂复合结构完整，其对AP的催化效果明显优于普通混合物CuO/Al的催化效果，并对比了加入1%、3%、5%不同质量分数的CuO/Al复合催化剂的催化效果，发现当加入量为5%时，低温分解峰和高温分解峰分别降低24.2℃和120.2℃，表明所制备的CuO/Al复合催化剂可有效降低AP的热分解温度，改善其热分解性能。     

超声空化-表面活性剂水溶法提取RDX/Al/AP/HTPB炸药中的AP

为了对RDX/Al/AP/HTPB炸药的有效成分进行分离回收,研究了以超声空化-表面活性剂水溶法提取RDX/Al/AP/HTPB炸药中高氯酸铵(AP)的分离工艺,探讨了各工艺参数对AP提取率的影响。结果表明,表面活性剂浓度、提取时间和超声频率是影响AP提取率的主要因素,表面活性剂种类为次要因素,料液质量比和提取次数对AP提取率的影响很小。最佳工艺条件为:室温,提取时间40min,料液质量比1∶3,提取次数1次,超声功率3.0kW,表面活性剂为吐温80(质量分数2.0%)。     

RDX/AP/HTPB复合推进剂老化的研究

本文采用高温加速老化的方法,通过测定RDX/AP/HTPB复合推进剂单轴拉伸力学性能、硬度、交联密度和线性燃速等参数随老化时间的变化,利用扫描电镜等实验手段,研究了RDX/AP/HTPB复合推进剂的老化。此外,还测得了这类推进剂的热失重曲线。结果表明,以RDX部分取代AP后,提高了推进剂的热稳定性。     

RDX/Al/Fe2O3纳米复合材料的制备

以FeCl3·6H2O和RDX的DMF溶液为前驱体,依次加入环氧丙烷和纳米Al粉,通过Fe2O3由溶胶-凝胶的相变作用,使纳米Al粉和RDx进入Fe2O3凝胶网状结构中,采用超临界干燥法制备出纳米RDX/Al/Fe2O3复合材料,用扫描电镜对其进行了表征.结果表明,随着FeCl3·6H2O摩尔浓度的增加,凝胶时间逐渐缩...     

膜状RDX/SiO_2传爆药的制备及表征

在SiO_2溶胶向凝胶转变过程中,依次加入RDX的N,N-二甲基酰胺(DMF)溶液和聚乙烯醇(PVA)的水溶液,采用提拉法和手工旋转涂抹法制备了白色、半透明、膜状RDX/SiO_2传爆药.扫描电镜(SEM)分析表明,复合粒子内RDX晶体呈球状、块状和条状,其三维尺寸在0.3~1.0 μm,分散在纳米SiO_2框架内;与相同条件机械掺杂的RDX-SiO_2相比,撞击、摩擦感度均显著降低.爆速测试结果表明,在低密度时,膜的厚度和炸药粒径是影响传爆性能的主要因素.     

溶胶-凝胶法制备RDX/SiO_2薄膜

为有效阻止RDX/SiO2膜的开裂,基于溶胶-凝胶法制膜原理,通过调节SiO2溶胶的摩尔配比和陈化时间,在其凝胶点处加入一定量RDX的N,N-二甲基酰胺(DMF)溶液,同时添加适量黏结剂,手工旋涂并冷冻干燥成膜。结果表明,适当增加水与正硅酸乙酯(TEOS)的摩尔比(r),缩短溶胶恒温陈化时间,缓慢干燥的同时保证环境湿度,加入质量分数3%~5%的氟橡胶(FPM2602)或聚乙烯醇(PVA),均可以增强凝胶骨架的连接作用,在一定程度上减少RDX/SiO2膜的开裂。     

Preparation and Properties of an AP/RDX/SiO2 Nanocomposite Energetic Material by the Sol‐Gel Method

A nanocomposite energetic material was prepared using sol‐gel processing. It was incorporated into the nano or submicrometer‐sized pores of the gel skeleton with a content up to 95 %. AP, RDX, and silica were chosen as the energetic crystal and gel skeleton, respectively. The structure and its properties were characterized by SEM, BET methods, XRD, TG/DSC, and impact sensitivity measurements. The structure of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is of micrometer scale powder with numerous pores of nanometer scale and the mean crystal size of AP and RDX is approx. 200 nm. The specific surface area of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is 36.6 m² g⁻¹. TG/DSC analyses indicate that SiO₂ cryogel can boost the decomposition of AP and enhance the interaction between AP and RDX. By comparison of the decomposition heats of AP/RDX/SiO₂ at different mass ratios, the optimal mass ratio was estimated to be 6.5/10/1 with a maximum decomposition heat of 2160.8 J g⁻¹. According to impact sensitivity tests, the sensitivity of the AP/RDX/SiO₂ cryogel is lower than that of the pure energetic ingredients and their mixture.     

Characterization of Aluminum Nanopowder Compositions

The thermal behaviour of two different Al nanopowders and a micron‐sized Al powder was studied using DSC, simultaneous TG‐DTA, and accelerating rate calorimetry (ARC). The results show that the reactivity of Al powder increases as the particle size decreases. The thermal stability of the smaller Al nanopowder (Als) in water and in a humid atmosphere was determined using ARC and TG‐DTA, respectively. Atomic Absorption Spectrometry (AAS), X‐Ray Photoelectron Spectrometry (XPS) and Auger Electron Spectrometry (AES) were used to characterize the surface chemistry of Alex. The outgassing behaviour for mixtures of RDX and the various Al powders was investigated using TG‐DTA‐FTIR‐MS. Evolution of NO₂ and N₂O from a chemical interaction between Al nanopowders and RDX was observed. The effect of Als and Alex on the thermal stability of TNT, RDX, Comp B, and AP was determined using ARC. Addition of Als significantly lowered the onset temperature for TNT and RDX decomposition. Electrostatic discharge (ESD) sensitivities of Al nanopowders and their mixtures with TNT, Comp B, RDX and AP were determined. The results show that the AP/Als mixture is very sensitive to ESD. Standard dust explosibility tests demonstrated that Alex is highly explosible.     

CMP抛光用二氧化硅纳米溶胶沉降现象探究

硅溶胶放置过程中由于粒子会发生聚集而导致重力作用大于布朗运动发生沉降.本文以DLVO理论为基础解释了抛光用硅溶胶在放置过程中发生沉降的原因,通过测定硅溶胶的Zeta电位、比重、粘度、pH值考察了粒径、浓度、外加分散剂对硅溶胶稳定性的影响,并提出了防止硅溶胶放置过程中发生沉降的措施.     

纳米SiO2复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

本文以Stober法制备的胶体SiO2粒子与粉体SiO2粒子结合的SiO2复合粒子在玻璃基底构建粗糙表面,以三乙氧基甲基硅烷（MTES）与正硅酸乙酯（TEOS）为前聚体制备的酸性有机硅低聚物作为粘接剂,使用偶联剂KH540与氟硅烷PFDT进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO2复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层,然后探究SiO2复合粒子、酸性有机硅低聚物、偶联剂KH540以及氟硅烷PFDT对复合涂层的影响。研究表明：当SiO2复合粒子由粒径为110 nm的胶体SiO2粒子与粒径为50 nm的粉体SiO2粒子两种粒子组成,SiO2复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液的混合质量比为4:1,添加偶联剂KH540与氟硅烷PFDT的质量比为混合液的1%时,复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角能达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性,为透明超疏水涂层的制备提供一种简便、低成本方案。     

Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合膜及其微观结构

研究采用Sol-gel法研制了一种新型的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜。复合膜由γ-Al2O3，TiO2，ZrO2和Al2SiO3等多相组成，改变体系组成各相含量时膜的主晶相也随之变化，从而影响到膜的微观结构。利用原子力显微镜(AFM)分析法重点研究了膜的表面性质及其形貌，并探讨了修饰物添加剂对膜的形貌和性能的影响。