含ADN或TKX-50的叠氮高能固体推进剂能量特性分析

利用最小自由能法研究了叠氮类［如聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、3,3’-双叠氮甲基氧丁烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)、聚3-甲基-3-叠氮甲基环氧丁烷(PAMMO）］高能固体推进剂的能量特性参数,重点研究了二硝酰胺铵(ADN)和5,5’-联四唑-1,1’-二氧二羟铵(TKX-50)在不同固体填料配比下对推进剂能量特性的影响规律。结果表明:在高固含量的叠氮推进剂中,用ADN取代高氯酸铵(AP),由于燃烧产物平均相对分子量降低,推进剂比冲提高;叠氮类推进剂能量由大到小为GAP、PBT、PAMMO;TKX-50用于叠氮类高能固体推进剂中,由于体系内的负氧平衡问题,TKX-50与奥克托今(HMX)、AP或ADN间存在能量的最优配比。用TKX-50完全取代HMX时,ADN/TKX-50/Al推进剂的理论比冲为2 790.6 N?s/kg,比ADN/HMX/Al推进剂的理论比冲增加了30.7 N?s/kg。     

低分子量溴化聚苯乙烯阻燃玻纤增强PBT的性能研究

采用低分子量溴化聚苯乙烯(LBPS)与三氧化二锑(Sb₂O₃)按固定比例复配，制备LBPS-Sb₂O₃协同阻燃剂，与玻璃纤维(GF)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔融共混制备了阻燃玻纤增强PBT。研究了LBPS-Sb₂O₃阻燃体系对玻纤增强PBT的热稳定性、燃烧性能和机械性能的影响。结果表明：玻纤增强PBT中LBPS-Sb₂O₃质量分数占比为17%、19%和21%时，UL94阻燃级别均达V-0级，质量分数为19%时，极限氧指数达36%以上，阻燃效果较优；拉伸强度呈现先增加后降低的趋势，当LBPS-Sb₂O₃质量分数占比为17%时，拉伸强度增加至53.9MPa,当质量分数由19%增至21%时，拉伸强度显著降低；LBPS-Sb₂O₃的加入，使玻纤增强PBT的初始分解温度略有下降，熔融温度基本保持不变；锥形量热仪燃烧测试表明，LB...     

含有5-氨基四唑的GAP/AN基推进剂的研究

为探索5-氨基四唑(5-AT)对推进剂性能的影响,采用浇铸工艺制备了含5-AT的聚叠氮基缩水甘油醚/硝酸铵(GAP/AN)基推进剂试样,通过最小自由能法计算了其能量性能,通过静态力学拉伸试验测试其力学性能,通过靶线法表征其燃烧性能,并测试了其机械感度。结果表明,5-AT的加入可以显著提高燃气中N_2的生成量,但当GAP/增塑剂(A3)的含量较大时,理论比冲及爆温均随着5-AT含量的增加逐渐减小;与GAP/AN推进剂相比,添加质量分数为10%的5-AT后,推进剂的燃速压力指数显著降低0.2,9 MPa下燃速提高了15.3%;推进剂断裂伸长率增加,但拉伸强度下降了57.7%,且机械感度升高。     

废旧HTPB固体推进剂转化制备乳化炸药的配方设计

针对废旧固体推进剂绿色、安全、高效处理的问题，设计了废旧HTPB固体推进剂转化制备乳化炸药的基础配方，以实现资源化再利用的目的。假定化学式和撰写爆炸反应方程式，建立目标函数，根据工业炸药的一般性能确定约束条件，规划求解后得到转化制备的乳化炸药的最佳配方，并对不同固体推进剂添加量下转化制备的乳化炸药的爆热、爆速、爆温、爆容进行了理论计算。结果表明：当固体推进剂质量分数为24.62%、乳化基质质量分数为75.38%时，转化制备的乳化炸药的综合性能最佳，理论爆热为3 351.935 kJ/kg,爆速为5 182.02 m/s,爆温为2 728.81 K,爆容为919.59 L/kg。为废旧固体推进剂的资源化再利用提供了理论参考。     

叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒长储稳定性研究

为研究叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒的长储稳定性，采用差示扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞片的化学相容性，采用GJB736.8—1990火工品试验71 ℃试验法研究分析了叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒之间的组分迁移性。DSC试验表明，叠氮硝胺发射药与赛璐珞片混合体系的热分解峰温降低，降低值为0.5 ℃，混合体系相容；VST试验表明，混合体系净增放气量R为0.3 mL/g，混合体系相容；71 ℃试验法储存26 d后，叠氮硝胺发射药中的增塑剂（DIANP、NG）质量分数由39.82%降低到33.67%，药盒中增塑剂（DIANP、NG）质量分数由0增加到33.89%，发射药与药盒之间存在增塑剂的迁移。叠氮硝胺发射药与赛璐珞药盒化学相容性良好，但物理安定性差，存在增塑剂的迁移，加速老化10 d后，体系浓度达到平衡。     

复合有机酸铅对CMDB推进剂热分解及燃烧性能的影响

为研究新型燃烧催化剂复合有机酸铅(Mu-Pb)对改性双基（CMDB）推进剂的热分解和燃烧性能的影响,通过靶线法分析了添加Mu-Pb的HMX/Al-CMDB推进剂的热分解和燃烧特性;同时,采用差示量热扫描仪(DSC)进一步研究了Mu-Pb对CMDB推进剂及硝化棉（NC）/硝化甘油（NG）、奥克托今(HMX)热分解行为的影响。结果表明,一定压力区间内,随着Mu-Pb含量的增加,CMDB推进剂燃速有所升高,燃速压强指数n有降低趋势。当Mu-Pb质量分数由2%增加至4%时,10 MPa下CMDB推进剂的燃速提高了15%,且10~22 MPa时的n由0.67降低至0.40。Mu-Pb对CMDB推进剂热分解的两个阶段均有催化作用,因而可以提高推进剂的中、低压燃速,且其对第2阶段HMX的热分解促进作用更为显著,可以使HMX的热分解表观活化能Ea降低近70%,而对第1阶段NC/NG的Ea影响相对较小。     

含金属氢化物的p(BAMO-AMMO)基推进剂能量特性

为了考察金属氢化物(MH)对3,3-二叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-甲基-3-叠氮甲氧基氧杂环丁烷(AMMO)嵌段共聚物p(BAMO-AMMO)基推进剂的能量特性影响,设计了高氯酸铵(AP)、MH、p(BAMO-AMMO)组成的三组元推进剂配方体系,计算了用不同的MH逐步取代AP时的标准理论比冲变化规律,同时计算并比较了含六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的四组元p(BAMO-AMMO)基推进剂配方体系的标准理论比冲。研究发现AlH3对提升推进剂能量效果最为明显,以其取代25%(质量分数)AP的三组元推进剂和取代20%(质量分数)AP的四组元推进剂能量分别达到最高值(2764.9 N·s/kg和2829.3 N·s/kg);当AlH3完全取代某实际推进剂配方中的Al时,推进剂的标准理论比冲提高了5.1%。     

回收聚丙烯基复合材料的耐候性与阻燃性能

以回收聚丙烯（RPP）为基体,添加茶粉、纳米二氧化钛（Nano-TiO2）及聚磷酸铵（APP）制备了茶塑复合材料,并考察了茶粉、Nano-TiO2用量对茶塑复合材料性能的影响。结果表明,适量茶粉可提高RPP的抗拉强度,茶粉质量分数10%时,抗拉强度增加了26.1%;Nano-TiO2既能增加茶塑复合材料的抗拉强度,也可抑制热老化过程中抗拉强度的下降,从而增加了材料的耐候性。考察了Nano-TiO2与APP对茶塑复合材料阻燃性能的协同作用,发现Nano-TiO2与APP共同作用能进一步降低茶塑复合材料的水平燃烧速度。在Nano-TiO2质量分数为4%时,水平燃烧速度最低,仅有23.3 mm/min,比不含Nano-TiO2时降低了40.6%。当固定Nano-TiO2质量分数为4%,改变APP用量时,在APP质量分数为15%时,水平燃烧速度仅为20.2 mm/min。     

石墨烯纳米片改性PBT研究

目的采用石墨烯纳米片对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行改性,以提高其耐热性能和力学性能。方法采用熔融共混法制备PBT/石墨烯纳米片(MLGN)纳米复合材料,通过DSC、SEM、DMA、耐热性能及力学性能测试,研究石墨烯纳米片对PBT性能的影响。结果石墨烯纳米片具有明显的异相成核效果,显著降低了PBT的结晶活化能,加入质量分数为1%的石墨烯纳米片后,结晶活化能降低了66.2%,加入2%后降低了72.8%;石墨烯纳米片与PBT分子链间具有较强的相互作用,有利于提高PBT的结晶峰值温度、玻璃化转变温度、维卡软化温度和拉伸强度。当MLGN质量分数为2%时,玻璃化转变温度提高了1.7℃,维卡软化温度提高了8.8℃,拉伸强度提高了17%左右。MLGN的质量分数在2%以内对冲击强度没有影响。结论石墨烯纳米片能明显改善PBT的耐热性能和力学性能。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

高燃速功能材料对高能发射药性能的影响

为了研究一种具有高能、高燃速特性的新型发射药,在高能发射药的配方体系中添加了两种高燃速功能材料乙二胺-三乙烯二胺高氯酸盐(SY)和硝酸肼镍(NHN)。利用密闭爆发器试验研究高燃速功能材料对高能发射药燃速特性的影响规律,并考察其对高能、高燃速发射药综合性能的影响。采用中止燃烧试验和SEM探索了燃速提高的机理。结果表明,添加质量分数3%的SY或NHN可以有效地提高发射药的燃速,使燃速分别提高了31.8%、17.8%,SY对燃速的提高效果更为显著;高能、高燃速发射药的火药力为1 200 J/g左右,具有较高的能量特性;在20 ℃和－40 ℃下,NDCS-02(含SY)的抗冲强度分别为73.89 kJ/m²和7.12 kJ/m²,NDCN-02(含NHN)的抗冲击强度分别为未断和6.60 kJ/m²,力学性能优良;NDCS-02和NDCN-02的撞击感度分别为19.0、22.4 cm,摩擦感度分别为84%、90%,都可以满足应用要求;NDCS-02和NDCN-02化学安定性测试的放气量分别为1.15、1.79 mL/g,安定性较好。中止燃烧试验和SEM的测试结果表明,高燃速功能材料先于发射药基体燃烧,使燃烧过程中燃面增加,从而提高燃速。     

LGF/PBT/RP复合材料的玻纤长度与阻燃性能的相关性研究

采用不同长度的长玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯/红磷(LGF/PBT/RP)阻燃复合材料,通过光学显微镜、燃烧性能测试、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试等研究了玻纤长度与阻燃性的相关性。结果表明:随着玻纤长度增加,LGF/PBT/RP阻燃复合材料中玻纤的实际有效长度分布先向玻纤较长区域移动再向玻纤较短区域移动,玻纤在该基体中开始呈现均匀分散后逐渐出现团聚现象,且LGF/PBT/RP阻燃复合材料的垂直燃烧(UL-94)的燃烧时间、平均热释放速率(AvHRR)、总烟释放量(TSR)、总热释放量(THR)、平均有效燃烧热(Av-EHC)和火蔓延指数(FIGRA)呈先减小后增大的趋势,极限氧指数(LOI)则呈先增大后减小的趋势。这表明玻纤的实际有效长度增大,有助于提高LGF/PBT/RP阻燃复合材料的阻燃性能,即玻纤长度对LGF/PBT/RP阻燃复合材料的阻燃性有影响。     

氧化铝黑瓷浆料流变性能的研究

通过对氧化铝黑瓷粉料进行预烧技术处理,增大颗粒尺寸、降低粉体比表面能、改善其团聚现象,制备出固相体积分数达55%的氧化铝黑瓷稳定料浆,并研究了分散剂用量、体系固相体积分数、R值(塑性剂/粘结剂)对料浆流变性的影响.结果表明:浆料的粘度随剪切速率增加而下降,呈剪切稀化的流变学特性,随着固相体积分数的增加,浆料的最佳分散剂用量也相应增加;浆料的粘度随着R值的增加而急剧降低,流变性能得到明显改善.     

磷-硼杂化聚合物/环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料,通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB）,PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明,随着PDCP-DGB质量分数的增加,PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高,残重率提高,LOI上升,烟密度等级和最大烟密度降低,热释放速率峰值（PHRR）降低,总热释放量（THR）减小;PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能,但对其力学性能影响较小;当PDCP-DGB质量分数为15wt%时,PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%,较纯EP提高了47.4%,垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级;THR、PHRR分别降低了28%、23%,残炭率升高了5.11%;SEM图像显示,PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善,致密、连续且平整。      

热塑性聚氨酯弹性体对聚对苯二甲酸丁二醇酯基阻燃复合材料性能的影响

以溴化聚苯乙烯(BPS)为阻燃剂,Sb₂O₃纳米颗粒(nano-Sb₂O₃)为协效阻燃剂,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为增韧组分,采用球磨分散和熔融共混的方法制备出TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料。通过DSC、拉伸、冲击和极限氧指数(LOI)等性能测试,研究了TPU质量分数对TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料力学性能与阻燃性能的影响。研究结果表明:TPU的加入可改善TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的韧性;随着TPU质量分数的增加,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的缺口冲击强度上升,当TPU质量分数为9wt%时,其冲击强度相比于纯PBT提高了137%,断裂伸长率相比于纯PBT提高了340%,但该复合材料的拉伸强度有所下降。当TPU质量分数为3wt%时,该复合材料的拉伸强度大于纯PBT,冲击强度相比于纯PBT提高了52%,同时达到了难燃等级。此时,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料表现出优异的综合性能。      

Co颗粒含量对SnBi/Cu接头微观组织与性能的影响EI北大核心CSCD

采用扫描电镜(SEM)观察Sn35Bi-x Co(x=0%,0.3%,0.7%,1.0%,1.2%,1.5%,质量分数,下同)复合钎料/Cu接头的微观组织,结合能谱(EDS)和XRD分析,研究接头组织差异。利用万能试验机测试接头力学性能,研究Co颗粒含量对SnBi/Cu接头组织及性能的影响机制。结果表明:随Co颗粒含量增加,Sn35Bi-Co复合钎料的润湿性呈现先增大后降低的趋势,当Co颗粒含量为0.7%时,润湿性最佳;在凝固阶段,向Sn35Bi/Cu接头中加入适量的Co颗粒后,能有效细化焊缝组织,界面IMC层更为平坦,焊缝中Co原子置换界面Cu_(6)Sn_(5)层中Cu原子,生成(Cu,Co)_(6)Sn_(5)固溶体,对界面IMC层具有固溶强化作用;Sn35Bi-Co/Cu接头的抗剪强度随Co颗粒含量增加先增大后降低,当Co颗粒含量为0.7%时,获得最大值54.09 MPa。     

Development of a deterred propellant for a large caliber weapon system

There is a continuing need to increase the velocity and associated terminal performance of kinetic energy ammunition as tougher armor targets are encountered. Application of a deterrent, or burning rate reducer, into the surface of standard propellants, together with appropriate changes in geometry and loading density, has been suggested as a means of increasing velocity by as much as ten percent. The attainment of such a desirable performance gain is critically dependent on the deterrent's satisfying certain requirements: (1) chemical compatability with the base propellant, (2) sufficient penetration of the base propellant, (3) diffusion stability of the deterred region over an extended time, (4) ignitability of the deterred layer, (5) sufficient decrease in burning rate. Unfortunately, there exists only a minuscule data base on the way deterrents behave when applied to various base propellants. The deterred propellants used in small arms and anti-aircraft guns were developed by a cut-and-try technique, and the sort of data required for rational design of large caliber weapons systems, e.g. burning rates in the deterred region, is extremely scarce. Since we lack an appropriate data base we have used thermochemical calculations and burning rate estimates to identify promising deterrent/base propellant combinations. The burning rate estimates were based on empirical fits to available closed bomb and strand burner tests with small arms propellants. Several promising deterrent systems are presented, including five candidates which exhibit a decrease in burning rate with no decrease in propellant energy. On the basis of these theoretical predictions, an experimental deterrent coating and analysis study has been initiated at Radford Army Ammunition Plant.