RDX/PEG悬浮液的流变性能

为获取RDX对固体火箭推进剂药浆流变性能的影响规律,采用稳态和动态流变学方法研究了RDX在硝酸酯增塑的聚乙二醇黏合剂体系中的流变特性、黏弹性及温度对悬浮液流变性能的影响.结果表明,随RDX含量的增加,颗粒间相互作用增强,从而导致悬浮液体系假塑性程度升高和损耗模量频率谱偏离线性程度增大.在RDX(I)悬浮液中RDX存在临界体积分数,且在硝酸酯增塑的聚乙二醇黏合剂体系中的表观黏度随温度的升高呈增加趋势,这与RDX的粒度和固-液界面相关.     

水溶性酚醛树脂及包覆方法对RDX热分解的影响

为了探索水溶性酚醛树脂(WSPR)适用于聚合物黏结炸药(PBX)黏结剂的可能性,首先采用研磨法、水悬浮法、溶于丙酮后水析出法和溶于丙酮后直接干燥法处理纯RDX;然后通过6种包覆方法(干法研磨、湿法研磨、直接法、水悬浮法、均相相溶法、溶剂-非溶剂法)使WSPR与RDX混合,通过扫描电镜、红外光谱、差示扫描量热仪和热重测试仪研究包覆方法和WSPR对RDX形貌结构以及热稳定性的影响。结果表明,包覆方法只改变RDX粒径,不改变晶体结构和热解过程;PBX粒径减小,WSPR成功包覆RDX的同时没有改变其晶体结构;热解峰温和热重曲线表明,WSPR随不同包覆方法促进或抑制RDX的热解过程：经干法研磨、湿法研磨得到的PBX热解峰温减小10～15℃,经溶剂-非溶剂法得到的PBX热解峰温减小1～3℃,均促进了RDX的热解;经直接法和均相相溶法得到的PBX热解峰温分别减小1～3℃和2～6℃,均抑制了RDX的热解;水悬浮法则可通过WSPR溶液稀释程度来抑制或促进RDX的热解。因此WSPR可在PBX中用作黏结剂。     

湿热环境对RDX/AP-NEPE推进剂热安全性及力学性能的影响

用TG、5s爆发点和单向拉伸试验,研究了湿热环境对RDX/AP-NEPE推进剂热安全性和力学性能的影响。结果表明,在相对湿度70%、温度75℃下经历6d的湿热老化后,RDX/AP-NEPE推进剂在TG曲线上的3个质量损失阶段的表观活化能均略有降低,水分对AP分解活化能的影响较为明显,使其活化能降低9.3%。湿热老化前后,5s爆发点Tb分别为303.7℃和302.7℃。随着老化时间的增加,延伸率和抗拉强度都呈降低趋势,至第6d延伸率从106.0%降至36.7%,抗拉强度从0.631MPa降至0.541MPa。在75℃下干燥热老化6d后,RDX/AP-NEPE推进剂3个阶段的表观活化能、5s爆发点、抗拉强度和延伸率都没有明显的变化。初期老化过程中,水分对RDX/AP-NEPE推进剂的力学性能和AP的分解活化能影响较大,但对热感度基本没有影响。     

纳米有机金属盐对RDX/CMDB推进剂燃烧性能的影响

制备了含纳米3-硝基邻苯二甲酸铅、纳米对氨基苯甲酸铜和炭黑复配催化剂(NPAC)的RDX/CMDB推进剂,用靶线法测试了推进剂的燃速,用热重分析(TG)、常压和高压DSC、微型热电偶、单幅彩色摄影和SEM-EDS联用分别测试了热分解性能、燃烧波火焰温度分布、熄火表面形貌和熄火表面的元素。结果表明,与普通3-硝基邻苯二甲酸铅、对氨基苯甲酸铜和炭黑复配催化剂(PPAC)相比,NPAC催化剂可提高RDX/CMDB推进剂中、低压段的燃速,降低其压强指数,拓宽其燃烧平台范围;NPAC可使推进剂低温分解放热峰向低温方向移动,而使高温放热峰向高温方向移动,并使推进剂热分解的放热量增大。NPAC可使推进剂的表面反应区、嘶嘶区和暗区的厚度增大,并使各区温度升高;含NPAC的推进剂的熄火表面碳骨架上的铅、铜元素聚集体的平均粒径小于加入PPAC复配催化剂的推进剂。     

RDX基PBX炸药在被动围压下的力学性能

利用在分离式霍普金森压杆(SHPB)上进行的被动围压试验研究了RDX基PBX炸药的力学性能,获取了不同应变率(830~1 850s-1)下的应力—应变曲线,讨论了围压—轴压之间的关系,计算了该炸药的动态力学性能参量。结果表明,应力—应变曲线峰值点处的应力和应变均随应变率的增加而增加,围压状态下RDX基PBX炸药承受的压力远高于无围压状态;随着应变率的增加,动态屈服强度明显提高,而动态泊松比和动态杨氏模量则基本保持不变。     

不同温度下RDX晶体力学性能的MD模拟

为探讨单体炸药RDX的静态力学性能随温度变化的规律,用分子动力学(MD)方法和COMPASS力场,在等温等压系综下,对其作多种温度(195～445 K)下的周期性模拟计算,由静态力学分析求得弹性系数、模量和泊松比.结果表明,在195～345 K时,体系的刚性和弹性随温度的增加而下降;但当温度达到345K时,体系的刚性和弹性几乎不变.     

表面改性对酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料的力学性能与摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,制备改性的氧化石墨烯(MGO),采用FTIR和XRD对MGO进行结构表征,通过共混、混炼、模压成型工艺制备酚醛树脂(PF)/MGO复合材料,研究GO的表面改性对PF复合材料的力学性能、动态力学性能和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面进行形貌分析。结果表明:GO的表面改性对提高PF复合材料的力学和动态力学性能、摩擦学性能具有明显效果,相比于未改性的PF/GO复合材料,其冲击强度提高了24.32%,弯曲强度提高了10.95%,弯曲模量提高了21.21%,松弛模量提高了42.22%,形变率降低了40.79%,同时改性的PF/MGO复合材料具有较高的摩擦系数和磨损率;扫描电镜观察结果显示,复合材料的磨损表面显得平整、光滑。     

铝粉粒度对RDX热分解动力学的影响

采用DSC研究了10.7μm、2.6μm和40 nm铝粉对RDX热分解的影响.结果表明,微米铝粉对RDX的热分解基本没有影响;40 nm铝对RDX的一次分解和二次分解均有明显的促进作用;随着40 nm铝含量的增加,RDX的二次分解峰凸显出来并提前,峰形变得尖锐;当40 nm铝质量分数为30％时,二次分解峰掩盖一次分解峰...     

2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物对RDX性能的影响

为了解2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)对RDX的降感效果,采用结晶包覆方法与混合法制备了ANPyO/RDX的复合物。用扫描电镜(SEM)、激光粒径分析、热重分析法(TG)、差示扫描热分析(DSC)、机械感度和爆速测试方法表征了两种样品的结构和性能。结果表明,用结晶包覆法制备的样品中ANPyO对RDX的包覆效果比混合法好;样品的平均粒径均在RDX与ANPyO之间,其中结晶包覆法制备样品的粒径分布更均匀;两种方法制备样品的分解峰值温度均低于RDX,其中结晶包覆法制备样品的热分解峰值温度比混合法样品高6~15℃;两种方法制备样品的机械感度均比RDX低,其中结晶包覆法制备样品的机械感度下降更显著。     

PBX9501热感度、热膨胀及力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了不同温度和压强条件下PBX9501炸药的热感度、热膨胀和力学性能。通过体系中各组分最大引发键键长的变化判断温度对其热感度的影响;预测了PBX9501体系在不同温度下的热膨胀系数;采用静态力学理论分析其力学性能随温度和压强的变化。结果表明,在295~450K,随温度的升高,PBX9501炸药的敏感性增大,且在375K时其引发键的最大键长显著增大;热膨胀系数随温度升高而减小;随温度升高其脆性越明显,随压强的增加其韧性越好。     

SBA-15／PMMA杂化材料力学性能及热性能研究

采用溶胶一凝胶法制备了二维六方介孔结构的SBA-15,利用原位分散聚合法制备（SBA-15／0wt％DBP／PMMA,SBA-15／15wt％DBP／PMMA和SBA—15,25wt％DBP／PMMA）三种三维纳米网络结构的杂化材料。通过FT—IR、XRD、TEM、DSC和SEM等方法对SBA-15／DBP／PMMA杂化材料进行了表征。结果表明：DBP和SBA-15的加入对PMMA分子链的化学结构未造成任何影响,且SBA-15在PMMA基体中仍能保持介观有序结构;SBA-15对脆性PMMA具有较好的增强增刚作用,且DBP的含量越高,杂化材料拉伸强度和模量提高程度相对减小;三种杂化材料的rrg均随SBA-15含量的增加而提高,且DBP的含量越高,杂化材料的Tg提高幅度越小。     

浇注PBX炸药老化过程中交联密度与力学性能的关系

为分析浇注PBX炸药交联密度与力学性能的关系,在70℃时对浇注PBX炸药样品进行高温加速老化试验,对比分析了平衡溶胀法和核磁共振(NMR)法测定交联密度的差异,研究了其在常温时的抗拉强度(σm)、抗压强度(σb)、压缩率(εb)、抗剪强度(τ)、硬度(SH)与黏结剂母体凝胶分数(G)、交联密度(ve)之间的关系。用动态热机械分析仪(DMA)分析了不同老化时间下样品损耗因子tanδ和黏弹系数的变化规律。结果表明,PBX炸药样品的交联密度在老化初期增加,老化中期略有降低,老化后期又增加;NMR法因其测试简单、快捷,精确度高、试样非破坏性等优点,可以作为今后浇注PBX炸药交联密度表征方法的一个重要发展方向;样品老化过程中,浇注PBX炸药样品的交联密度与各力学性能的变化呈线性相关,其力学损耗降低的原因是黏结剂母体的G和v_e增加,浇注PBX炸药的降解和交联是由黏结剂母体结构变化引起。     

POSS增强PMMA热性能和力学性能研究

采用溶液共混法将笼形纳米粒子甲基丙烯酸甲酯基多面低聚倍半硅氧烷（MMA-POSS）与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混制备无机/有机纳米复合材料。利用傅里叶红外光谱仪、核磁共振波谱仪和场发射扫描电子显微镜对材料进行了结构表征。场发射扫描电子显微镜观察复合物薄膜表面形态显示,当MMA-POSS含量较小时,薄膜表面均匀平整,MMA-POSS均匀地分散于PMMA基体中,复合材料的热稳定性和力学性能得到明显改善,其玻璃化转变温度（Tg）和热分解温度（Td）显著提高,POSS含量为1.0 %（质量分数,下同）时,Tg 和Td分别提高了16.9 ℃和21.0 ℃。     

High‐Performance Pristine Graphene/Epoxy Composites With Enhanced Mechanical and Electrical Properties

High‐strength conductive pristine graphene/epoxy composites are prepared by two simple processing methods – freeze dry/mixing and solution processing. PVP‐stabilized graphene is aggregation‐resistant and allows for excellent dispersion in both the resin and final composite, as confirmed by optical microscopy and SEM images. The superior dispersion quality results in excellent nanofiller/matrix load transfer, with a 38% increase in strength and a 37% improvement in modulus for 0.46 vol% graphene loading. The composites have a very low electrical percolation threshold of 0.088 vol%. Despite the effectiveness of both methods, the freeze‐drying method is more promising and versatile enough to be used for graphene dispersion in a wide range of other composite precursors.

     

Mechanical Properties and Flame Retardancy of Rigid Polyurethane Foams Containing SiO2 Nanospheres/Graphene Oxide Hybrid and Dimethyl Methylphosphonate

Halogen-free flame-retardant rigid polyurethane foams were prepared using the combination of SiO₂ nanospheres/graphene oxide hybrid and a phosphorus-containing flame retardant, dimethyl methylphosphonate. The flame retardancy, mechanical, and thermal properties of flame-retardant rigid polyurethane foams containing dimethyl methylphosphonate and SiO₂ nanospheres/graphene oxide were investigated. The results demonstrated that the combination of dimethyl methylphosphonate and SiO₂ nanospheres/graphene oxide enhanced flame retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foam greatly compared with pure rigid polyurethane foam and dimethyl methylphosphonate-modified foam. Morphological study indicated that the partial substitution of dimethyl methylphosphonate with SiO₂ nanospheres/graphene oxide led to smaller cell sizes and more uniform cell sizes of dimethyl methylphosphonate-modified rigid polyurethane foams.