热塑性聚氨酯弹性体表面接触角测量及粘合性能分析

通过接触角法研究了推进剂用普通热塑性聚氨酯弹性体(BTPU)和改性后的热塑性聚氨酯弹性体(DTPU)粘合剂的表面性能,并通过进一步的分析比较了二者与推进剂中的高能硝胺黑索今(RDX)的相互作用大小,结果表明,DTPU的表面能(40.55mJ/m2)大于BTPU(34.59mJ/m2),DTPU与RDX的粘附功为81.83mJ/m2,BTPU与RDX的粘附功为72.30mJ/m2,DTPU与固体推进剂中RDX的粘结能力好于BTPU,更适用于用作固体推进剂的粘结剂。     

高固含量改性双基推进剂流变性能的影响因素

为了了解含RDX的高固含量改性双基(CMDB)推进剂的流变性能,采用转矩流变仪研究了螺杆转速、机体温度、口模直径、口模长径比以及RDX含量对CMDB推进剂(代料或实料)流变性能的影响。结果表明:CMDB推进剂代料表观黏度会随着螺杆转速的增加、药浆温度的升高、口模长径比的增大而减小,随口模直径的增加而小幅度增加;CMDB推进剂表观黏度随RDX含量增加而减小,且随着螺杆转速的增加,表观黏度降低趋势更加明显。     

高品质RDX的抗压性能研究

研究了压药过程是否会破坏高品质黑索今(H-RDX)的完整性，导致H-RDX失去低感度优势。通过扫描电镜和激光粒度仪对单个H-RDX颗粒、H-RDX和H-RDX造型粉在压制前、后的表面形貌和粒度进行了表征，测试了压制前、后的撞击、摩擦和冲击波感度，并与普通RDX进行比较。研究表明：40 MPa压药压力已经引起了H-RDX、普通RDX及造型粉颗粒的碎裂和损伤。H-RDX的抗压性能比普通RDX更好，虽然压药过程会破坏H-RDX和普通RDX颗粒的完整性，但H-RDX依旧能保持安全性能优势，且经过包覆后，安全性能可以进一步提升。单个H-RDX颗粒的耐压压力(不低于400 MPa)远高于单个普通RDX颗粒(小于40 MPa);H-RDX及H-RDX造型粉在颗粒集合体中的碎裂程度也分别低于普通RDX 25%和65%以上。经过压制后，H-RDX比普通RDX的撞击感度低50%,摩擦感度低25%。H-RDX造型粉压制的高聚物黏结炸药(PBX)的冲击波感度低于普通RDX基PBX。压制后与压制前相比，H-RDX的撞击感度降低50%,摩擦感度升高17%,冲击波感度增加16%;而使用黏合剂包覆后，冲击波感度可降低...     

改性废旧胶粉的表征及在热塑性弹性体中的应用

废旧胶粉(WRP)的表面改性是胶粉成功应用于热塑性弹性体的关键因素。文中对废旧胶粉的改性方法作了简要介绍,重点综述了改性胶粉表面性能的表征。改性废旧胶粉的表面性质包含交联度、表面润湿性、表面化学结构及形貌等,可以通过溶胀度、接触角、红外光谱、能谱及扫描电子显微等方法来表征。展望了胶粉在热塑性弹性体中的应用前景。     

不同粒度及包覆改性高氯酸铵的热分解性能和安全性能研究

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同粒度及包覆改性高氯酸铵(AP)颗粒的分散性及晶相进行了表征,并通过差示扫描量热法和机械感度测试研究不同AP样品的热分解性能和安全性能。结果表明,随着AP粒度增加,颗粒分散性得到一定改善,相同粒度的包覆改性AP分散性优于普通AP;不同粒度及包覆改性AP的晶相均一致;AP粒度越小,其热分解性能越好,对于粒度相同的AP,包覆改性对其热分解性能影响不大;随着AP粒度增加,其撞击感度和摩擦感度均降低,平均粒径(d_(50))分别为1μm、3μm和6μm的AP其撞击感度和摩擦感度分别为96%、80%、64%和28%、28%、16%;包覆改性可以明显降低AP的感度,d_(50)为3μm的包覆改性AP与粒度相同的普通AP相比,撞击感度和摩擦感度分别降低了28%和16%。     

热塑性聚氨酯弹性体的性质及应用

分析了所制备的4个系列的热塑性聚氨酯弹性体（TPUE）的性能。研究了硝化纤维素（NC）与TPUE共混物的力学性能和热分解性能。此外，还研究了TPUE对硝胺改性双基推进剂力学，工艺能量和燃烧性能的影响。结果表明，这些弹性体是应用于火药粘和剂系统的理想材料。     

3,5-二(硝氨基)-1,2,4-三唑肼盐在CMDB推进剂中的应用

以复合改性双基(CMDB)推进剂为基础,研究了3,5-二(硝氨基)-1,2,4-三唑肼盐(HDNAT)与推进剂主要组分间的相容性,以及用HDNAT替代推进剂中的RDX/HMX对推进剂燃烧性能的影响。结果表明,HDNAT与CMDB推进剂主要组分HMX、NC、NG、RDX相容性良好,与DINA相容性不佳,但由于配方中DINA的质量分数仅为3%~5%,HDNAT可安全应用于该类推进剂配方中;RDX-CMDB及HMX-CMDB推进剂中加入一定量HDNAT可大幅度提高燃速,其中HMX-CMDB推进剂中HDNAT质量分数达到20%时,10MPa燃速可突破40mm/s。     

纳米RDX基PBX混合炸药的热分解特性和感度研究?

采用溶液-水悬浮法,通过控制料液质量比、包覆温度、搅拌速度等工艺参数制备了纳米RDX基PBX。使用TG/DSC同步热分析仪研究其热分解特性,并依据GJB 772A—1997分别对其撞击感度和摩擦感度进行了测试。结果表明:与微米RDX基PBX相比,纳米RDX基PBX的DTG峰温提前约0.6℃,活化能降低约2.5 k J/mol;纳米RDX基PBX撞击感度H_(50)为46.3 cm,微米RDX基PBX H_(50)为29.8 cm,相对降低55.4%;纳米RDX基PBX摩擦感度比微米RDX基PBX相对降低21.1%。     

纳米SiO2的表面改性及其在聚氨酯弹性体中的应用

用十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 对表面包覆Al(OH)3的纳米SiO2进行了改性处理.通过IR、自动电位粒度仪和FESEM等测试手段对表面处理前后纳米SiO2的表面结构、界面电性能和分散状况进行了分析表征.考查了处理前后纳米SiO2与聚氨酯弹性体(PUE)的相容性及其对PUE材料力学性能的影响.结果表明,经SDBS对表面包覆Al(OH)3的纳米SiO2粉体进行改性后,纳米SiO2粉体的团聚现象减少,分散性提高,单个纳米SiO2颗粒的平均粒径约为30nm;经表面处理后的纳米SiO2粉体与有机基体PUE的相容性增强,并对PUE材料的力学性能有了较大的改善,能同时达到增强增韧的效果.     

多孔硅对RDX感度及性能的影响

为了研究纳米多孔硅对黑索今(RDX)感度和性能的影响,对其进行热性能、感度、爆速和钢凹深度的测试。结果表明:随着多孔硅的加入,RDX的撞击感度和爆速均有所降低,且随着多孔硅质量分数的增加,撞击感度依次升高而爆速依次降低;当多孔硅的质量分数为1%时,降低了RDX的摩擦感度,但多孔硅质量分数进一步增加时,却提高了RDX的摩擦感度;3%多孔硅的加入可以增加RDX的作功能力。     

降低超细高氯酸铵感度的方法研究

为了降低超细高氯酸铵(AP)的机械感度,以十八烷胺为包覆剂,经气流粉碎工艺,制备了超细AP包覆粒子。通过对超细AP包覆粒子进行粒度分析、SEM分析、DSC分析及感度检测,研究了超细AP包覆粒子的包覆效果、热分解特性及感度特性。试验结果表明:超细AP包覆粒子,粒度为D50=5.8μm,表面有包覆层存在;超细AP包覆粒子的感度,与超细AP样品相比,当包覆剂质量分数为1%时,撞击感度降低31.2%,摩擦感度降低12.0%;当包覆剂质量分数为3%时,撞击感度降低34.5%,摩擦感度降低22.0%,且包覆剂用量越大,撞击感度和摩擦感度越低;但包覆剂对AP的热分解会产生一定的负面影响,质量分数应≤1%。     

Molecular dynamics study of the structures and properties of RDX/GAP propellant

Molecular dynamics simulations have been performed to investigate well-known energetic material cyclotrimethylene trinitramine (RDX) crystal, glycidyl azide polymer (GAP) and RDX/GAP propellant. The results show that the binding energies on different crystalline surface of RDX change in the order of (0 1 0) > (1 0 0) > (0 0 1). The interactions between RDX and GAP have been analyzed by means of pair correlation functions. The mechanical properties of RDX/GAP propellant, i.e., elastic coefficients, modulus, Cauchy pressure, and Poisson's ratio, etc., have been obtained. It is found that mechanical properties are effectively improved by adding some amounts of GAP polymer, and the overall effect of GAP on three crystalline surfaces of RDX changes in the order of (1 0 0) > (0 1 0) > (0 0 1). The energetic properties of RDX/GAP propellant have also been calculated and the results show that compared with the pure RDX crystal, the standard theoretical specific impulse (I(sp)) of RDX/GAP propellant decrease, but they are still superior to those of double base propellant.     

Ni-Al包覆增强Fe基非晶涂层的结构与耐磨性

为了降低Fe基非晶涂层的孔隙率,并提高其耐摩擦性能,采用机械球磨法在铁基非晶颗粒表面包覆Ni-Al颗粒,得到具有壳-核结构的涂层复合喷涂粉末,并采用等离子喷涂法将其在45钢表面制备铁基非晶涂层;分析了包覆型复合粉末和Fe基复合涂层的相组成和微观结构,测试了复合涂层的孔隙率、非晶相比例和干摩擦性能,研究了Ni-Al粒子包覆前后涂层的微观结构与摩擦机理变化。结果表明:Ni-Al粒子成功包覆在Fe基非晶表面形成了结构致密的壳-核结构复合粉末,粉末粒径小于50μm,包覆层厚度1～3μm。涂层孔隙率下降5%左右,由于Ni-Al稀释作用,非晶含量由72.5%降低为64.8%,复合涂层的结构显示为Ni3Al相和Fe基非晶形成的层片状。相对于传统涂层结构,复合涂层更能够强化非晶涂层的层状堆积的优点。相比Fe基非晶涂层,复合涂层的摩擦系数由0.412 3降低到0.256 1,磨损量为原涂层的1/2左右。Ni-Al粒子通过改进Fe基非晶粒子的熔解形态和延展能力,有效提高了非晶涂层的致密度,涂层非晶含量降低不明显,耐磨性显著增强。     

预镀镍对化学镀Ni-P-PTFE复合涂层结构和性能的影响

本文研究了预镀镍过程中不同电流密度和不同沉积时间下形成的预镀镍层对Ni-PPTFE(Poly tetra fluoro ethylene)复合涂层的微观结构和力学性能的影响。首先对304不锈钢基体进行合理的前处理,然后在基体上闪镀一层镍,最后在基体上进行化学镀Ni-P-PTFE复合涂层。通过控制预镀镍过程中的电流密度和沉积时间,利用电子扫描显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、WS-2005涂层自动划痕仪、HSR-2M摩擦磨损试验机对复合涂层的微观结构和力学性能进行了表征。结果表明:不同电流密度和不同沉积时间下形成的预镀镍层对Ni-P-PTFE复合涂层的微观组织、涂层硬度、结合力和摩擦系数都具有较大的影响。当电流密度为3.3A/dm~2,沉积时间为6min时,NiP-PTFE复合涂层的综合性能最佳,复合涂层的表面光滑均匀,其硬度和结合强度分别达到3.874GPa和27.45N,表面摩擦系数为0.145。     

RDX和NGU对叠氮硝胺发射药动态燃烧稳定性的影响

以30 mm高压模拟炮为试验平台,以单基发射药为参照,研究了3种典型叠氮硝胺(DIANP)发射药的动态燃烧稳定性,分析了配方组成对DIANP发射药起始燃烧特征、膛内压力上升过程及膛内压力波动的影响,探讨了DIANP发射药配方组成与其起始燃烧特征、膛内压力上升特点和压力波强度的相互关系。结果表明,在DIANP发射药配方中添加质量分数30%的固体组分黑索今(RDX)或硝基胍(NGU),发射药膛内动态燃烧稳定性增加,膛压-时间曲线波动减小,膛压从30 MPa增至50 MPa所需的时间分别增加了92%和78%,起始负压差从－40.7 MPa降低至－4.44 MPa和－10.66 MPa。在DIANP发射药体系引入高含量的固体组分RDX或NGU,由于低压下RDX分解前熔融吸热,而NGU火药燃烧表面存在坚实熔融层,均可有效减小DIANP发射药起始燃气的生成速率,降低发射装药起始燃气生成猛度,缓减起始阶段膛内压力的上升,提高药床起始燃烧一致性,减小膛内压力波强度。     

Tribological investigation of diamond-like carbon coated micro-dimpled surface under bovine serum and osteoarthritis oriented synovial fluid

Osteoarthritis-oriented synovial fluid (OASF), i.e., that typical of a patient with osteoarthritis, has different physical and biological characteristics than bovine serum (BS), a lubricant widely used in biotribological investigations. Micro-dimpled and diamond-like carbon- (DLC) coated surfaces are key emerging interfaces for orthopedic implants. In this study, tribological performances of dimpled surfaces, with and without DLC coating, have been investigated under both BS and OASF. The friction tests were performed utilizing a pin on a disk tribometer, whereas contact pressure, speed, and temperature were simulated to a ‘medium walking gait’ of hip joint conditions. The mechanical properties of the specimen and the physical properties of the lubricant were characterized before the friction test. Raman analysis was conducted to identify the coating condition both before and after the test. The DLC-coated dimpled surface showed maximum hardness and residual stress. A DLC-coated dimpled surface under an OASF lubricated condition yielded a lower friction coefficient and wear compared to those of plain and dimpled specimens. The higher graphitization of coated materials with increasing load was confirmed by Raman spectroscopy.     

Tribological investigation of diamond-like carbon coated micro-dimpled surface under bovine serum and osteoarthritis oriented synovial fluid

Abstract

Osteoarthritis-oriented synovial fluid (OASF), i.e., that typical of a patient with osteoarthritis, has different physical and biological characteristics than bovine serum (BS), a lubricant widely used in biotribological investigations. Micro-dimpled and diamond-like carbon- (DLC) coated surfaces are key emerging interfaces for orthopedic implants. In this study, tribological performances of dimpled surfaces, with and without DLC coating, have been investigated under both BS and OASF. The friction tests were performed utilizing a pin on a disk tribometer, whereas contact pressure, speed, and temperature were simulated to a ‘medium walking gait’ of hip joint conditions. The mechanical properties of the specimen and the physical properties of the lubricant were characterized before the friction test. Raman analysis was conducted to identify the coating condition both before and after the test. The DLC-coated dimpled surface showed maximum hardness and residual stress. A DLC-coated dimpled surface under an OASF lubricated condition yielded a lower friction coefficient and wear compared to those of plain and dimpled specimens. The higher graphitization of coated materials with increasing load was confirmed by Raman spectroscopy.     

用于电刺激的植入式铂黑微电极

传统的植入式电刺激微电极表面积小,电极／组织界面阻抗高,并且电荷存储容量（CSC）小,这些都会增加植入式系统的功耗并影响电刺激效果．提出了一种在电极点电镀铂黑的方法来增加微电极的有效面积（ESA）．通过在超声波浴下使用脉冲电流电镀的方法,可以极大地增加微电极的ESA,降低界面阻抗并增加CSC和电荷注入容量．铂黑微电极的几何特性和电学特性分别由扫描电子显微镜（SEM）和电化学分析仪测定,并与未镀铂黑的电极特性进行了对比,对铂黑镀层的机械稳定性也做了相应的测试．实验结果表明,铂黑镀层的纳米结构使铂黑电极相比普通铂电极界面阻抗降低了1／16,CSC扩大13倍．在5min的室温超声波衰减实验中,阴极电荷存储容量（CSCc）仅减小20％．     

复合处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO₃处理后比表面积增加144.2%,CF表面沟壑加深;复合处理后有PI层包覆在 CF表面;包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明,经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%,弹性模量提高109.2%,弯曲强度提高18.78%,冲击强度提高74.15%。