纳米金属粉对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化性能研究

用热分析法研究了纳米金属粉(Ni、Cu和Al)对高氯酸铵(AP)以及AP/HTPB推进剂热分解的催化性能.结果表明,质量分数为5%的纳米镍粉、铜粉和铝粉可以明显降低AP的高温分解温度,显示出对AP高温分解反应很好的催化活性;纳米铜粉对AP的低温分解也有很好的催化作用,而纳米镍粉和铝粉却表现出对AP低温分解反应具有一定的阻碍作用.微米级金属粉对AP高温分解反应的催化作用明显小于纳米金属粉.纳米金属粉对AP/HTPB推进剂的热分解同样具有一定的催化效果.     

纳米金属粉在火炸药中应用进展

高活性、高热值纳米金属粉的应用是提高火炸药产品性能的重要途径.综述了纳米金属粉对推进剂、凝聚相炸药、云爆炸药、铝热剂的性能提高作用,总结了纳米金属粉的几种改性方法,如纳米金属/聚合物复合、纳米金属/炭复合、小分子助剂表面包覆、高分子聚合物表面接枝、气相沉积、颗粒微观整形等,指出了纳米金属粉应用研究的重点方向:纳米硼粉、...     

不同类型微/纳米铝粉点火燃烧特性研究

微/纳米铝粉在火炸药领域具有广泛的应用前景,为揭示其在推进剂中的燃烧机理,利用CO₂激光点火装置对不同类型微/纳米铝粉点火燃烧性能进行了实验研究。研究结果表明：微/纳 米铝粉配比中纳米铝粉含量越高,点火燃烧性能越好;80 nm铝粉的点火延迟时间稍大于120 nm 铝粉,分析是由于活性铝含量降低其熔化所产生的内外压差变小所致。同时分析了微米铝粉与纳米铝粉的点火燃烧机理：经纳米镍粒子表面改性后微米铝粉点火燃烧性能有所改善,此时纳米镍粒子作为氧的载体;利用有机物包覆改性纳米铝粉,点火延迟时间增加,但结合其防止纳米铝粉氧化及自身能量性能两方面,采用含能聚合物包覆改性纳米铝粉仍具有很好的应用价值。     

HTPB/Cu/μAl的制备及其对AP热分解性能的影响

金属铝粉具有活性高、耗氧量低、燃烧焓高和密度大等优良性能,广泛应用于提高火炸药和固体推进剂能量特性的研究中.过渡金属Cu对铝粉的燃烧具有良好的催化作用,可以使铝粉燃烧更充分.端羟基聚丁二烯(HTPB)作为固体推进剂黏合剂组分,均匀地包覆在铝基复合粒子表面,可有效地阻止表面氧化和团聚,且有利于药柱压装固化成型.以乙酰丙酮铜为铜源,甲醛和肼为还原剂,采用一锅法液相还原制备HTPB/Cu/μAl复合粒子.通过IR、XRD、SEM和EDS对样品的结构和形貌进行表征,同时研究了HTPB/Cu/μAl对AP热分解的催化行为.结果表明,还原出来的Cu以粒子形式散落在铝粉表面,HTPB则均匀包覆在Cu/μAl的表面.HTPB/Cu/μAl的DSC曲线在150～350℃范围内同时出现过渡金属Cu的氧化放热峰和HTPB的分解放热峰,但包覆对微米铝粉在550℃的氧化放热峰基本没有影响.HTPB/Cu/μAl的平均活化能为287.2 kJ·mol-1,相比于μAl平均活化能(323.55 kJ·mol-1)降低了36.35 kJ·mol-1.加入HTPB/Cu/μAl复合材料后,AP的高温和低温分解峰均发生变化,其中高温热分解温度较纯AP降低了127℃,表明HTPB/Cu/μAl复合材料可促进AP的热分解行为.     

纳米铝粉在固体推进剂中的应用进展

介绍金属纳米铝粉的制备方法,综述了用于固体推进剂的纳米铝粉的突出效应,例如燃烧完全、提高推进剂燃烧速率、降低压强指数等,阐述其在固体推进剂中可能的作用机理,分析应用中存在的问题,并提出了可行的解决措施。     

Al/HTPB含能复合粒子的制备及表征

为保护铝粉在固体火箭推进剂中的活性,增加超细铝粉与固体推进剂其它组分的相容性,以端羟基聚丁二烯(HTPB)为包覆剂,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,包覆了表面活化、粒径为2 μm左右的超细铝粉,制备了Al/HTPB含能复合粒子。研究了氨基硅烷偶联剂KH-550改性铝粉及包覆剂用量对包覆铝粉形貌和粒径的影响。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)、激光粒度仪、热重-差热分析(TG-DTA) 表征了 Al/HTPB复合粒子。结果表明:超细铝粉经KH-550改性且包覆剂用量为1.5%时,Al/HTPB含能复合粒子的包覆膜更均匀,低于400 ℃时,HTPB包覆层能防止铝粉的氧化,在400～525 ℃范围内HTPB能迅速燃烧,迅速释放出包覆的活性铝。     

含纳米金属粉AP/HTPB复合固体推进剂的激光点火特性

采用CO2激光(波长10.6μm)点火法,研究了微米Al粉、纳米Al粉、纳米Ti粉及含金属粉的AP/HTPB复合固体推进剂在不同激光功率密度条件下的点火特性,探讨了Al粉粒径对其点火性能的影响和金属粉对AP/HTPB复合固体推进剂点火的影响规律。结果表明,在激光功率密度为77.6~365.1 W·cm-2条件下,Al粉的点火延迟时间随着激光功率密度增加逐渐减小;Al粉粒径越小,其点火延迟时间越短(tJal-50tN-AltJal-150tJal-200t5μm),点火能量越小(EJal-50EN-AlEJal-150EJal-200E5μm)。相同激光功率密度条件下,150 nm Ti粉的点火延迟时间和点火能量明显要小于150 nm Al粉,且两者的点火过程差异较大。含金属粉的AP/HTPB复合固体推进剂点火延迟时间顺序为tRX-0tHT-5AtHT-1AtHT-4AtHT-3T,点火能量顺序为ERX-0EHT-5AEHT-1AEHT-4AEHT-3T,与相应金属粉的点火延迟时间顺序一致(t5μmtJal-200tN-AltJal-50tTi-150),且点火均首先发生在样品表面。     

聚乙烯醇原位包覆铝粉结构表征及活性铝含量测定

针对氧化铝外壳导致纳米铝粉反应活性下降的问题,尝试在电爆炸制备纳米铝粉的同时直接用聚乙烯醇(PVA)包覆。利用扫描电镜、透射电镜、动态光散射激光粒度仪、X射线光电子能谱仪及同步热分析仪表征样品的表观形貌、粒度分布,表面元素价态以及热响应行为。依据有色金属行业标准YS/T 617.1—2007,分别对微米铝粉、纳米铝粉及原位包覆产物的燃烧热和活性铝含量进行测定。研究结果表明：PVA原位包覆铝粉具有多核结构,球形度良好;包覆样品活性铝含量达到84.27%,比纳米铝粉提高了22%,PVA包覆有效降低了氧化铝外壳的生长厚度;与微米铝粉相比,包覆样品氧化反应起始温度低（548.6 ℃）,释能迅速;PVA原位包覆铝粉兼具高反应活性和快速释能效应,在含能材料中具有潜在的应用优势。     

含某金属粉炸药爆轰性能分析

为提升武器装备的综合毁伤威力,对金属粉混合炸药的温度及纵火等爆轰性能进行研究。以端羟基聚丁 二烯粘结剂体系为载体,奥克托金(Octogen, Cyclotetrame-thylenetetranitramine, HMX)作为高能炸药,采用纳米金属 粉代替部分铝粉,设计了炸药配方,分析了纳米金属粉对混合炸药温度及纵火等爆轰性能的影响。研究结果表明： 在相同装药体积条件下,随着纳米金属粉加入,使炸药纵火能力较传统铝粉有一定提高,高温持续时间也显著增加。     

氟橡胶包覆对微米铝粉燃烧性能的影响规律

为了考察氟橡胶包覆对微米铝粉燃烧性能的影响规律,采用激光点火、定容燃烧、热分析等方法,对5μm及50μm两种粒径、不同氟橡胶含量微米铝粉的燃烧性能、热性能进行了分析,得到粒径和氟橡胶含量对微米铝粉的点火延迟时间、燃速、燃烧状态、燃烧热值、热反应性能等的影响规律.结果表明,未包覆的微米铝粉在0.1 MPa氧气中无法被激光点燃.而在氟橡胶包覆后,随着氟橡胶含量的变化,5μm铝粉的点火延迟时间可由91 ms缩短为31 ms,燃速可由3.08 mm·s-1增加至364.96 mm·s-1,燃烧热值可达到27.61 kJ·g-1;50μm铝粉的点火延迟时间可由130 ms缩短为40 ms,燃速可由1.80 mm·s-1增加至43.78 mm·s-1,燃烧热值可达到26.08 kJ·g-1.此外,在热重分析(TG)的基础上,计算了氟橡胶反应深度和氧化铝层厚度,发现氟橡胶的反应仅存于铝粉的表面,而在相同反应条件下,反应完成后氧化铝层的厚度与微米铝粉的粒径无关.