动态热机械分析法研究螺压改性双基推进剂的压延温度

为获得塑化高固体含量螺压改性双基推进剂的工艺温度,采用动态热机械分析(DMA)法研究了不同RDX含量时螺压改性双基推进剂DMA曲线α转变峰的温度(Tα)(即玻璃化温度Tg)、松弛活化能(Eαa)和α转变之后DMA曲线出现的"波谷"等特征物理量。结果表明,RDX含量的增加减小了NC分子间的缠绕作用,导致Tg和Eαa值下降,这有利于高固体含量螺压推进剂的塑化;随着RDX含量的增加,α转变力学损耗峰tanδ值增大,表明体系的摩擦发热量增大,而α转变之后在55~120℃下DMA曲线出现了"波谷",此时体系的摩擦发热量最小,是压延塑化的最佳工艺温度。     

螺压改性双基推进剂宽温热安全技术研究进展

以螺压改性双基推进剂为研究目标,系统分析国内外其在宽温范围下的热安全特性,包括单组份热安定性、双基推进剂的热安定性与化学安定剂、硝胺氧化剂及改性双基推进剂的热安定性、尺寸效应与热安定性,并对其热安定性检测技术、指标体系、典型推进剂结果及发展趋势进行了论述。指出硝化棉(NC)和硝化甘油(NG)黏合剂基体是双基和改性双基推进剂宽温下热安全薄弱点,添加硝胺氧化剂的改性双基推进剂热安定性优于双基推进剂,但是发生事故后危害程度较高;目前螺压改性双基推进剂理论可承受温度达110℃,研究其在一定的温度条件下的热安全性能及建立相应评价方法,可以满足其相应宽温工程应用要求。指出未来螺压改性双基推进剂热安全性研究的重点方向是新型绿色安定剂应用、热安全性机理和调控方法及适用于宽温的热安全指标和评价方法的建立等方面。附参考文献73篇。     

高固含量改性双基推进剂模拟料连续剪切压延工艺与性能研究

为掌握高固含量改性双基推进剂连续剪切压延工艺特点,采用固体填料质量分数为30%～50%的高固模拟料进行连续剪切压延试验,研究了模拟料的粘辊状态、温度分布、含水率等;并通过SEM分析了试样的微观状态和混合效果,结合DSC定量分析了物料的塑化度。结果表明,随固含量增加,物料在剪切压延机的进料端粘辊效果变差,中后部粘辊良好,辊面温度降低,含水率降低;相同固含量下,Al粉的引入会增加辊面物料的温度,使压延样品含水率略有降低;固含量越高,模拟料的黏度越大,且含Al样品黏度大于不含Al样品;SEM测试及煅烧实验表明物料分布均匀且混合良好;体系的塑化度随固含量增加而降低,受固体组成影响较小。对于高固含量特别是含Al粉推进剂,建议适当降低压延温度。     

固体推进剂组合药柱的界面力学性能

采用组合装药方法制备了改性双基推进剂组合药柱,用材料拉伸实验机测试了螺压和浇铸工艺制备的改性双基推进剂组合药柱在20、50和-40℃下的抗拉强度和伸长率,用扫描电镜-能谱联合分析仪测试了药柱断裂面的形貌及元素分布。结果表明,螺压工艺和浇铸工艺制备的推进剂组合药柱界面的力学性能略高于浇铸工艺推进剂药柱的力学性能,组合药柱界面的处理方式对其力学性能影响不大,组合药柱的力学性能主要受两级推进剂中力学性能较低的一级推进剂影响。     

CL-20、DNTF和FOX-12在CMDB推进剂中的应用

首次在螺压CMDB推进剂中对CL-20、DNTF、FOX-123种高能量密度材料进行了应用研究,发现这3种材料能在螺压工艺中安全地制成样品。当添加量为50%时,4～22MPa压力指数小于0.3～0.6;添加50%CL-20或DNTF时,改性双基推进剂的能量(爆热)高于添加50%HMX的改性双基推进剂。添加3种新材料后,改性双基推进剂的安定性与同类推进剂相当。     

宽温下螺压改性双基推进剂的温度尺寸效应

为研究宽温下螺压改性双基推进剂的温度尺寸效应,通过热机械分析仪分析了典型推进剂配方在-90～120℃下的轴向线膨胀行为和动态力学行为。结果表明,典型螺压改性双基推进剂在-90～120℃下出现了明显的膨胀行为,轴向形变和线膨胀系数最大值分别达到0.16mm和4.5×10~(-4)℃~(-1)。其膨胀曲线大致可分为缓慢膨胀区、平台区、急速膨胀区和收缩区4个阶段,曲线中3个形变突变过程分别归属于黏结剂NC的β松弛、α松弛和黏流转变。使用温度从-40～50℃拓宽至-55～70℃时,其下限温度的降低对螺压改性双基推进剂的结构尺寸稳定性影响较小,而上限温度从50℃升高至70℃,线膨胀系数从1.55×10~(-4)℃~(-1)迅速升高至2.72×10~(-4)℃~(-1),螺压改性双基推进剂出现明显的尺寸膨胀行为。此外,随着初始加载温度的升高,螺压改性双基推进剂轴向膨胀曲线中的转变及黏流转变明显移向低温。     

ACP对无烟改性双基推进剂能量和燃烧性能的影响

含ACP的无烟改性双基推进剂能量特性理论计算表明,ACP对推进剂的能量影响较小。研究了不同工艺对含ACP无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响。实验结果表明,ACP对压伸工艺制备的推进剂燃速没有显著提高,但能大幅度地提高浇铸无烟改性双基推进剂的燃速。分析了ACP提高无烟改性双基推进剂燃速的作用机理,认为ACP可增加燃烧表面积和热量向燃烧表面积的反馈,使推进剂的燃速大增。     

螺压双基推进剂研制成功

ZNP—20螺压双基推进剂(20℃,100公斤/厘米~2压力下,燃速20毫米/秒、比冲215秒)采用无溶剂螺压工艺制造。这种推进剂,有较好的安定性能、较小的压力指数和温度系数它的研制成功,在我国螺压双基推进剂的指标系列方面,填补了空白。研制单位经过几年的积极努力,结合兄弟单位的总体要求,研制了符合战术技术要求的     

黑索今晶析现象及防晶析研究

研究无烟螺压改性双基推进剂中黑索今晶析的影响因素，晶析与溶解度和表面张力的关系、晶析的动力学，最后提出防晶析措施。     

提高螺压高能改性双基推进剂性能的研究

研究了Ａｌ粉、ＲＤＸ及高氮量硝棉对螺压高能改性双基推进能量的贡献，配方选择了比较合适的Ａｌ粉、ＲＤＸ含量，解决了采用高氮量硝棉的推进剂的力学性能问题。另外对含能催化剂进行了开发研究，并成功地用在火药中，使得螺压高能改性双基推进剂的性能有了大幅度的提高。     

平行双螺杆技术在改性双基推进剂产品研制中的应用

针对改性双基推进剂在单螺杆挤压工艺中易发生"倒料""打滑"等加工安全问题,在分析双螺杆技术特点及国内外关于火炸药研制、生产和综合应用的基础上,重点就平行双螺杆技术在某低黏度改性双基推进剂产品研制中的安全应用进行了研究,结果表明其综合工艺重现性较好。最后指出了双螺杆技术面临的主要问题,并提出了改进建议。     

Bu-NENA基改性双基推进剂的力学性能及安全性能

为提高高固含量改性双基推进剂的低温力学性能和安全性能,以N-丁基硝氧乙基硝胺(Bu-NENA)代替硝化甘油(NG),采用无溶剂工艺制备了改性双基推进剂;采用万能试验拉伸机、动态热机械分析仪和感度测试仪等对推进剂的力学性能和机械感度进行了表征。结果表明,与NG相比,Bu-NENA可明显提高推进剂的低温力学性能,降低推进剂的机械感度。当Bu-NENA质量分数为19.1%时,推进剂(代号B3)的力学性能较好,与空白对照推进剂(NG基改性双基推进剂,代号B0)相比,B3推进剂在-40℃延伸率由3.54%提高到7.57%,提高了114%,高温拉伸强度相当;摩擦感度由46%降低至2%,降低了95.7%;特性落高H₅₀由17.2cm提高到33.6cm,提高了95.3%;动态力学性能研究表明,Bu-NENA对硝化纤维素(NC)塑化效果较好,B3推进剂的β转变温度由B0的-33.8℃降低至-37.8℃,韧性有所增强。表明该推进剂不仅机械感度明显降低,且低温力学性能明显改善,在短射程战术武器中具有一定的应用前景。     

撞击作用下螺压复合改性双基推进剂药片的响应

采用落锤仪研究了螺压复合改性双基(CMDB)推进剂药片在撞击作用下发生分解、燃烧或爆炸响应的临界值,获得了不同RDX含量、样品厚度及样品温度对推进剂在撞击作用下响应临界值的影响规律。结果表明,在推进剂中引入RDX不会增加推进剂对撞击刺激的敏感程度;RDX的质量分数为0~54.5%时,随着RDX含量的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度逐渐降低;样品厚度为1、2、3mm时,随着样品厚度的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度显著降低;推进剂在70℃时对撞击刺激比25℃时更加敏感。     

DNTF-CMDB推进剂的燃烧机理（英文）

采用燃烧火焰单幅照相技术、微热电偶测温和扫描电镜-能谱仪研究了DNTF-CMDB推进剂的火焰结构、燃烧波温度分布、熄火表面形貌及元素分布。结果表明,含10%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为预混火焰,其燃烧波结构与双基推进剂类似。含50%DNTF改性双基推进剂的火焰结构为扩散火焰,其燃烧波结构与AP-HTPB复合推进剂类似。燃烧表面炭物质的减少是推进剂压强指数升高的主要原因。     

纳米镍粉对Al-CMDB和CL-20-CMDB推进剂燃烧性能的影响

为了研究粒径为50nm的纳米镍粉(nano-Ni)对含Al改性双基(Al-CMDB)推进剂、含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)改性双基(CL-20-CMDB)推进剂燃烧性能的影响,通过吸收-压延的方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压强指数。通过电镜扫描、火焰照片、燃烧波、熄火表面形貌及元素分析和DSC分析了纳米镍粉对Al-CMDB推进剂燃烧性能影响的原因。结果表明,在Al-CMDB推进剂中加入nano-Ni可大幅度提高推进剂燃速,降低推进剂的压强指数;当加入质量分数0.7%的nano-Ni时推进剂10MPa的燃速达到35.59mm/s,8~20MPa压强指数从0.43降低至0.17,15~20MPa出现麦撒效应。在CL-20-CMDB推进剂中加入质量分数0.5%的nano-Ni能明显提高推进剂的中低压(4~10MPa)燃速,8~20MPa压强指数约为0.01,15~20MPa出现麦撒效应。     

无烟交联改性双基推进剂的高、低压燃烧特性

分析了无烟交联改性双基推进剂样品的火焰结构、燃烧波温度分布和熄火表面成分，初步研究了无烟交联改性双基推进剂在高、低压力下的燃烧特性。结果表明，压力升高，无烟交联改性双基推进剂的燃烧模式由双基推进剂的燃烧模式转变为与复合推进剂类似的燃烧模式。     

热塑性聚氨酯弹性体在改性双基推进剂中的应用

为了改善力学性能,合成了与硝化甘油(NG)、硝化纤维素(NC)具有良好相溶性的新型热塑性聚氨酯弹性体(TPUE),并应用于改性双基推进剂研究中。研究了热塑性聚氨酯弹性体对硝胺改性双基推进剂的能量性能、力学性能、燃烧性能以及工艺性能的影响。结果表明,在改性双基推进剂中引入TPUE,推进剂的工艺性能、力学性能,尤其是低温力学性能明显提高,燃速和爆热会稍有降低。     

不同纳米材料含量对RDX-CMDB推进剂燃烧性能的影响（英文）

为研究3种纳米材料含量对改性双基推进剂燃烧性能的影响,系统地测试了含纳米铜粉(n-Cu)、纳米镍粉(n-Ni)和碳纳米管(CNTs)的含RDX改性双基(RDX-CMDB)推进剂的燃速。在此基础上,通过分析火焰结构、熄火表面和热分解特性探究了n-Ni对RDX-CMDB改性双基推进剂燃烧性能的影响机理。结果表明,质量分数为0.6%的n-Ni使RDX-CMDB推进剂6～16MPa的压强指数由0.29降至0.11。质量分数为0.8%的CNTs使已经含有Pb-Cu-C三组元催化剂的RDX-CMDB推进剂10MPa的燃速从17.12mm/s提高到22.12mm/s。n-Ni使RDX-CMDB推进剂分解放热量增加42.7%,同时提高了推进剂的燃面温度,这可能是n-Ni提高RDX-CMDB推进剂燃速的原因之一。     

含CL-20改性双基推进剂的燃烧性能

设计了两组不同含量CL-20或RDX改性双基(CMDB)推进剂配方,研究了CL-20或RDX含量对两组CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,在2～20MPa,CL-20改性双基推进剂的燃速高于RDX改性双基推进剂的。CL-20含量越高,CMDB推进剂压强指数变大。现有的铅、铜盐和炭黑催化剂可用于调节含CL-20改性双基推进剂的燃烧性能。     

推进剂药柱粘接工艺研究

以高能改性双基推进剂药柱作为实验对象,研究了不同胶黏剂对药柱粘接的适应性、不同粘接界面形状对推进剂燃速的影响及不同粘接形式的药柱的内弹道性能。结果显示,聚氨酯胶黏剂（J-1）和环氧胶黏剂（H-1）能够适应改性双基推进剂的粘接要求。粘接界面对燃速影响很小,粘接药柱的p-t曲线特征与原药柱基本一致,粘接工艺是制造推进剂药柱的一种有效的技术途径。