改性单基发射药热行为和力学性能的研究

为了改善改性单基发射药的燃烧性能和力学性能,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验,研究了6种改性单基发射药的热分解过程和热安定性,并测试了其冲击和压缩性能,分析了硝化纤维素含氮量和硝基胍含量对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,随着硝基胍含量的增加,改性单基发射药的的热分解峰温和热安定性逐渐提高,力学性能逐渐降低;随着硝化纤维素含氮量的降低,改性单基发射药的热分解峰温和热安定性逐渐升高,力学性能逐渐增加。     

改性单基发射药热行为和力学性能的研究

为了改善改性单基发射药的燃烧性能和力学性能,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验,研究了6种改性单基发射药的热分解过程和热安定性,并测试了其冲击和压缩性能,分析了硝化纤维素含氮量和硝基胍含量对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,随着硝基胍含量的增加,改性单基发射药的的热分解峰温和热安定性逐渐提高,力学性能逐渐降低;随着硝化纤维素含氮量的降低,改性单基发射药的热分解峰温和热安定性逐渐升高,力学性能逐渐增加。     

球形硝基胍粒径对改性单基发射药热安定性和力学性能的影响

为了改善改性单基发射药的安定性和力学性能,制备了含3种不同粒径(50、80和110μm)球形硝基胍(NQ)的改性单基发射药,通过差示扫描量热法、真空安定性试验和甲基紫试验研究了其热分解过程和热安定性,并测试了其抗冲击和抗压缩强度,分析了NQ粒径变化对改性单基发射药热行为和力学性能的影响。结果表明,3种含球形NQ的改性单基发射药试样有两个热分解过程,第一个分解过程对应的是混合硝化棉的分解,第二个分解过程是RDX和NQ的分解,但是第二个分解过程不明显;随着NQ粒径从50μm增至110μm,发射药试样的热分解峰温从176.84℃提高至179.71℃;真空安定性试验中试样48h放气量从0.7558mL/g降至0.5964mL/g,甲基紫试纸变为橙色的时间从44min延长至54min,且加热5h后未发生爆炸;发射药试样的抗冲击强度从4.23kJ/m~2降至3.81kJ/m~2,抗压缩强度从56.93MPa降至53.85MPa。表明球形NQ粒径的增加有利于提高发射药的热安定性,但会降低其力学性能。     

多羟基聚醚对高能硝胺发射药抗冲击性能的影响

为研究多羟基聚醚改善硝胺发射药抗冲击性能的效果,以一种硝胺发射药(RP5)药片为原料,分别采用不同数均相对分子质量的多羟基聚醚为增韧剂,制备了不同增韧剂含量的硝胺发射药管状试样。采用落锤冲击试验机和摆锤冲击试验机分别测试了硝胺发射药试样的轴向和径向抗冲击强度。讨论了在低温(-40℃)、常温(20℃)、高温(50℃)下,不同类型、不同含量聚醚对高能硝胺发射药抗冲击性能的影响。结果表明,轴向方向上,加入多羟基聚醚的数均相对分子质量为2 118、质量分数为3%时,对硝胺发射药试样的低温增韧效果较优;径向方向上,加入多羟基聚醚的数均相对分子质量为5 618、质量分数为3%时,多羟基聚醚能使试样的径向低温抗冲击性能提升约50%。     

硅烷偶联剂对高密度聚乙烯/甜高粱渣复合材料性能的增强机制

采用硅烷偶联剂KH550改性处理甜高粱渣(SSS),制备高密度聚乙烯/改性甜高粱渣(HDPE/SSS)复合材料。研究KH550质量分数对SSS表面官能团及微观形貌的影响,并对HDPE/SSS复合材料的微观形貌、静态力学性能、蠕变行为、应力松弛行为及表面亲/疏水性进行系统的探究。结果表明:随着KH550质量分数的增加,复合材料的静态力学强度(拉伸、弯曲和冲击)均呈现先上升后下降的趋势;KH550有效提高复合材料的热稳定性、抗蠕变性能和抗应力松弛性能;复合材料的表面疏水性随KH550用量的增加而增强。当KH550质量分数为3%时,复合材料的界面结合情况较好,其静态力学强度、抗蠕变性能和抗应力松弛最佳。     

RDX粒度对改性单基药燃烧性能及力学性能的影响

为了研究RDX粒度对改性单基药性能的影响,采用溶剂法挤压成型工艺,制备了含不同粒径(0.5、7.6和100μm)RDX的改性单基药;通过密闭爆发器试验测试了改性单基药的燃烧性能;采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了改性单基药的力学性能;并通过扫描电镜观察了冲击断面,分析了改性单基药的破坏机理。结果表明,当RDX质量分数为10%时,改性单基药的燃速随着RDX粒度的增大而增大;小粒径RDX(0.5与7.6μm)改性单基药燃烧稳定,当RDX粒径增至100μm时,改性单基药在60MPa附近的u-p曲线出现转折,燃速压力指数突变,燃烧不稳定;改性单基药的抗压强度与抗冲击强度随着RDX粒度的增大而降低;RDX粒度显著影响发射药样品的断裂模式;当RDX粒度较小时,改性单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒与NC基体的界面黏结强度影响;当RDX粒度增大后,单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒的自身强度和其与NC基体的界面黏结强度共同影响。     

纤维素甘油醚硝酸酯改善球扁发射药低温内弹道性能的研究

为解决添加高能固体组分的球扁发射药存在低温膛压偏高的问题,在不降低发射药能量的前提下,用纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)部分替代硝化纤维素,通过挤压成型工艺,制备了含有NGEC的球扁发射药,并对其外型、燃烧性能、内弹道性能、感度进行了研究。结果表明,添加NGEC后,球扁药药粒的外型均一、药粒尺寸一致性较好;球扁发射药的燃烧呈现出渐增性,且具有一定的钝感性,撞击感度降低了30%;内弹道性能得到改善,在+15、+50、-40℃时,最大膛压平均值分别降低10%、8%、15%,低温力学性能得到提高;在-40℃、破碎率为50%时,冲击高度和抗冲击强度分别提高了10.52%、17.32%。因此NGEC有望应用于球扁发射药。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能

采用二苯甲基二异氰酸酯(MDI)和硅烷偶联剂(KH550)对碳纤维进行表面改性,将改性后的碳纤维(MDI/KH550-CFs)与环氧树脂(EP)复合,制备了不同碳纤维添含量的环氧树脂基复合材料,通过扫描电镜、拉伸测试、抗冲测试、磨损测试等研究改性碳纤维含量对环氧树脂基复合材料力学性能的影响。扫描电镜结果表明,采用MDI和KH550改性后的碳纤维与环氧树脂具有较好的界面粘结性能;力学及摩擦磨损性能测试结果显示,加入碳纤维有利于改善材料的拉伸性能及耐磨性能,能够延长材料的使用寿命,并且不影响材料的抗冲击性能。当MDI/KH550-CFs含量为4%时,拉伸强度为25.862 4 MPa,与纯环氧树脂相比增强了62.4%;当其含量为2%时,最低磨损率为0.7×10^-4mm³/(N·m)。     

TMETN含量和NC含氮量对TMETN/NG混合硝酸酯发射药力学性能的影响

为了改善发射药的力学性能,在硝胺发射药配方基础上,用三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)取代部分NG、改变NC含氮量,制备了2个系列的TMETN/NG混合硝酸酯发射药样品;采用冲击试验机、材料试验机测试了3个不同温度(-40、20和50℃)下发射药的冲击强度和压缩强度;利用密闭爆发器测试了发射药在高压(p_m≈600MPa)下的燃烧性能。结果表明,在试验范围内,发射药的低温冲击强度随着TMETN质量分数的增加(0、5%、10%、15%、20%)而逐渐增加,高温和常温下则呈现相反的趋势,而压缩强度在不同温度下均呈现上升的趋势;随着NC含氮量由12.2%增至13.0%,在不同温度下发射药冲击强度和压缩强度均呈现先小幅增加后逐渐减小的趋势;在高压条件下,发射药样品在不同温度条件下的p—t、L—B曲线均光滑,符合管状发射药正常燃烧的变化规律,未出现明显的破碎现象。     

国外热塑性弹性体发射药的发展概况

从热塑性弹性体的原材料种类、能量性能、力学性能、工艺性能、燃烧性能、内弹道性能、易损性等多个方面,综述了国外热塑性弹性体发射药的发展情况。指出热塑性弹性体发射药是一种具有高能量、低爆热、低易损性,能够进行回收再利用等特点的新型发射药,是未来发射药的主要发展方向。     

包覆硝酸铵发射药界面力学性能研究

研究包覆硝酸铵发射药的界面力学性能。采用拉伸剪切和压缩的方法测定在不同硝酸铵含量、不同硝酸铵粒径、不同温度下包覆硝酸铵发射药的界面剪切强度。实验结果表明,随着硝酸铵含量的升高,发射药的界面剪切强度先上升再下降;随着硝酸铵粒径的降低,发射药的界面剪切强度不断下降;随着温度的升高,发射药的界面剪切强度先升高再降低。     

钛酸钾晶须表面改性及增强环氧树脂研究

采用表面包覆法对钛酸钾晶须(PTW)进行包硅处理,并用硅烷偶联剂KH550和KH560对包硅后的PTW进行表面改性,利用扫描电子显微镜和X射线荧光光谱对PTW进行分析。制备了环氧树脂(EP)/PTW复合材料,考察了改性方法、晶须含量、偶联剂种类等对复合材料拉伸强度、弯曲强度的影响。结果表明,KH560改性后的PTW能够较好地分散于EP中,对拉伸强度能够起到增强作用,当PTW用量为5份时,复合材料拉伸强度达到最大值45.33 MPa,断裂伸长率为3.19%,弯曲强度为171.41 MPa。     

Effects of an Organic‐inorganic Nanocomposite Additive on the Combustion and Erosion Performance of High Energy Propellants Containing RDX

A nanocomposite microsphere consisting of solid paraffin, nano‐TiO₂, nano‐BN, zeolitic imidazolate framework‐67 particles and polymethyl methacrylate was prepared and applied as a functional additive for high energy propellants (with about 23 wt % RDX) to reduce the barrel erosion and improve its combustion performance as well. High energy propellants modified with the nanocomposite were manufactured by a solvent extrusion technique. According to the scanning electron microscope and differential scanning calorimetry results, there exists a good compatibility between the nanocomposite and propellant matrix. The energy and combustion performance as well as erosion of the modified propellants were studied by a closed bomb test and an erosion tube device, respectively. Results showed that compared with the unmodified propellant, both the erosion and energy performance of modified high energy propellant gradually decreased with the increase of nanocomposites contents. When the content of nanocomposites was 5.1 %, the erosion mass of the modified propellant reduced to 37.0 % while the propellant force only decreased 5.7 %, indicating that the nanocomposite has enormous ability to improve gun erosion resistance while barely affect energy performance of propellant. Furthermore, the closed bomb burning curves of the samples showed that addition of nanocomposites to propellant matrix could prolong the combustion time, efficiently inhibit the initial generation rate of combustion gas, and further achieve the progressive burning of the propellants.     

两种工艺制造的低温感包覆火药性能的比较研究

通过火药包覆层厚度的测定,中止燃烧及密闭爆发器试验,比较研究了新旧两种工艺制造的低温感包覆火药的性能,结果表明,这两种工艺制造的包覆火炬经均具有明显 温感效果,而且新工艺制造的产品质量的一性由于包覆层厚度及其它包覆层能得到精确控制而有明显提高。     

CL-20/CMDB推进剂的宽温力学临界转变特性

采用螺压工艺制备了不同CL-20含量的高能复合改性双基推进剂(CL-20/CMDB),分析了其微观形貌、密度及宽温力学性能,并通过热形变和低温冲击试验分析高、低温力学临界转变特性。结果表明,制备的CL-20/CMDB推进剂内部微观形貌良好,结构相对密实,力学性能优良,CL-20质量分数为45%的S-3高能配方推进剂,密度可达1.777g/cm³,-40℃断裂伸长率可达6.53%,50℃的抗拉强度可达2.08MPa,其高温热形变和低温冲击特性曲线在-40~50℃存在明显的突变现象,说明CL-20/CMDB推进剂在使用温度范围内存在高、低温力学临界转变;进一步通过外切线法来确定力学曲线中的临界转变点,则高固含量的S-3配方软化临界转变点温度(T_s)和脆化临界转变点温度(T_b)分别为42.06℃和-47.75℃。     

燃烧催化剂对太根发射药燃烧性能的影响

将燃烧催化剂引入太根发射药中,利用密闭爆发器静态燃烧实验研究了这些燃烧催化剂对太根发射药燃烧性能的作用效果.结果表明,某些特殊的燃烧催化剂,可较好地降低该类发射药局部燃烧压强范围内的燃速压强指数,降低压强指数的压力范围与所用催化剂的种类有关.研究还发现,邻苯二甲酸铅有缩短太根发射药燃烧时间、提高燃烧速度、增加气体生成猛度的作用;含铜金属盐有抑制太根发射药燃气生成猛度的作用.     

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯的力学性能

玄武岩纤维(BF)未经改性处理和经硅烷偶联剂(KH–550和KH–570)进行处理后,添加到高密度聚乙烯(PE–HD)基体树脂中,增强PE–HD的力学性能,用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对硅烷偶联剂处理的BF进行表征,同时,用SEM观察BF增强PE–HD复合材料的拉伸断面。结果表明,随着未经改性处理BF添加量增加,PE–HD复合材料的拉伸强度、弯曲强度逐渐提高,当添加量达到30%时,拉伸强度达到45.5 MPa,提升79.1%;弯曲强度达到41.3 MPa,提升118.9%。经KH–550和KH–570处理的BF添加量达到20%时,PE–HD复合材料的拉伸强度均达到45 MPa以上,其后随着BF添加量继续增加,拉伸强度变化不大,而弯曲强度随BF添加量的增加逐渐增大。当BF添加量达到30%时,BF改性与否对PE–HD复合材料的力学性能的影响不大。当改性BF添加量为5%~15%时,KH–550改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–570改性的高;当改性BF添加量为20%,25%时,KH–570改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–550改性的高。     

界面改性对聚乳酸/Lyocell纤维复合材料结构与性能的影响

采用熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）/Lyocell纤维复合材料,并通过力学性能、差示扫描量热仪、维卡软化温度及扫描电子显微镜等研究了硅烷偶联剂（KH550）和六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）对复合材料结构与性能的影响。结果表明,与KH550相比,HMDI界面改性的效果较佳;随着偶联剂HMDI含量的增加,复合材料的力学性能呈现先增后减的趋势,当其含量为1 %（质量分数,下同）时,复合材料的维卡软化温度较未添加偶联剂时提高了5.1 ℃,且拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度也比未添加HMDI时分别提高了57.1 %、10.5 %、32.3 %、19.5 %和23.7 %。