新型发射药组分间相容性的研究

研究由RDX、聚氨酯黏合剂、键合剂组成的火药的内相容性,采用差示扫描量热法进行测定。测定不同加热速率下的峰温,通过峰温求得加热速率趋于零时试样的峰温Tp0、单独体系相对于混合体系分解峰温的改变量ΔTp及表观活化能改变率ΔE∶Ea,考察了键合剂、聚氨酯黏合剂与RDX之间的相容性。研究结果表明,键合剂、聚氨酯黏合剂与RDX的相容性均较差。     

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。     

聚硫橡胶对SZQu推进剂外相容性与安定性的影响

为了探究聚硫橡胶在长期贮存过程中对SZQu推进剂外相容性和安定性的影响,使用DSC和气相色谱分别测试了在75℃条件下老化7、20、35、50、60d的3组样品(SZQu推进剂、SZQu推进剂/聚硫橡胶混合体聚硫橡胶)的热分解峰温及安定性;以热分解峰温的变化判定样品的外相容性,以中定剂及特征气体含量评判样品的安定性。结果表明,混合体系中SZQu推进剂的分解峰温随着老化时间的增加先下降后升高,老化50d后,SZQu推进剂的分解峰温比单独体系中SZQu推进剂的高;老化20d后,混合体系中SZQu推进剂的中定剂含量急剧下降,表明聚硫橡胶与SZQu推进剂的外相容性较差;长时间老化之后,聚硫橡胶组分进入到SZQu推进剂中,使分解峰温升高,聚硫橡胶消耗中定剂,使SZQu推进剂的贮存安定性下降。     

含RDX、CL-20的高能发射药的安定性研究

提高发射药的能量及其利用率是未来发射药技术研究的主要发展趋势,为了了解加入RDX、CL-20提高发射药能量的同时对其安定性产生的影响,采用差示扫描量热测试法,对三种不同配方的高能发射药的试验获得的数据进行处理与分析,讨论其安定性。对比三种试样,在RDX和CL-20比例减少、聚氨酯比例增加的情况下,发射药的安定性有轻微提升;影响发射药安定性的主要因素是发射药各组分的相互影响及配方比例的差异。从试验数据Tp0可以看出,混合体系A1、A2和A3间差异并不是很大,均在184~185℃之间。由DSC实验数据可得高能发射药安定性顺序为:A2A1A3。     

包覆硝酸铵发射药吸湿性和安定性研究

为研究包覆硝酸铵(AN)发射药的吸湿问题,用硝化棉(NC)对不同AN含量的AN发射药进行了不同层数的包覆,然后对未包覆和包覆试样进行了平衡干燥器法吸湿测试和真空安定性试验。结果表明:在温度为30℃、相对湿度为90%的条件下,AN发射药的吸湿量随着AN含量的增加而增加;包覆层有效抑制了吸湿性,提高了AN发射药的安定性。     

溶剂及温度对ε-HNIW晶型及热安定性的影响

将ε-HNIW分别在水、甲苯、正庚烷、环己烷4种溶剂中于70℃下加热4h后进行傅立叶变换红外光谱(FTIR)测定及差热分析(DTA)。FTIR图谱表明,加热后的ε-HNIW谱图与未经加热的一致,即加热后的HNIW仍为ε型。DTA曲线显示,在2,5,10及20℃/min的升温速率下,加热4h后ε-HNIW的分解峰温与未加热的峰温的改变量ΔTP分别为0～2.6℃、0～2.6℃、1～1.9℃及0～2.5℃。用Kissinger法和Ozawa法对热分解曲线进行热分解唯象动力学处理,求得4种加热后试样的分解表观活化能,且两种方法计算出的结果误差在2%以内。可以认为,ε-HNIW在上述溶剂中于70℃下加热4h后,热安定性没有改变。     

BAMO-AMMO的热行为及其与含能组分的相容性

采用DSC、TG-DTG程序升温法研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环共聚物(BAMO-AMMO)的热行为,并采用DSC法和真空安定性法考察了BAMO-AMMO与含能组分RDX、HMX、DNTF、CL-20、AP、Al、NG、DIANP的相容性.结果表明,BAMO-AMMO的热分解分两个阶段进行,第一阶段分解峰温为260.3 ℃,较硝化棉的分解峰温高51 ℃,热稳定性好;第二阶段分解峰温为401.7 ℃;BAMO-AMMO与RDX、HMX、CL-20、AP、Al、NG、DIANP均相容,可与上述物质混合应用于火药.     

CL-20与火药粘结剂TPU的相容性研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)与发射药粘结剂热塑性聚氨酯弹性体的热分解,并研究了它们之间的相容性即相容热稳定性。结果表明,用Kissinger法和Ozawa法得到的活化能(E)值结果相一致,且E值计算结果不能表明粘结剂使CL-20的稳定性发生改变。加热速率趋于零时,CL-20与聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPU)相容,与普通热塑性聚氨酯弹性体(TPU)相容性差;在加热速率为2℃/min时,CL-20与ETPU相容,与TPU不相容,加热速率改变时得到的相容性结果不变。     

石墨双炔/RDX复合物的热分解性能

为探究石墨双炔(GDY)对RDX热分解性能的影响,采用液相法制备出GDY,对其进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、热重(TG)、红外(IR)表征;采用物理混合法将不同质量分数的GDY与环三亚甲基三硝胺(RDX)复合,用差示扫描量热仪(DSC)测试其热行为,并用Kissinger和Ozawa法进行动力学计算;用热重/红外/质谱联用仪(TG/IR/MS)研究GDY质量分数为5%的复合样品的热分解机理;根据GJB772A-97,采用DSC法进行相容性分析;从热分解峰温和活化能角度,比较了不同炭材料对RDX热分解的影响。结果表明,升温速率10℃/min、GDY质量分数为5%时,RDX热分解峰温升高2.97℃,活化能降低10.75kJ/mol; TG/IR/MS研究表明,加入GDY后,主要气体产物种类没有发生改变,但是CH_2O和N_2O气体产物在较低的温度下即会产生,表明GDY的加入能够促进C—N键的断裂,从而促进RDX的热分解;相容性测试表明GDY与RDX不相容;相比纯RDX,石墨烯和多壁碳纳米管(CNT)使RDX的热分解活化能分别降低59.76kJ/mol和25.6kJ/mol,降低程度高于GDY,而富勒烯(C_(60))则使RDX的活化能升高37.17kJ/mol。     

NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度

为研究NC基高能低敏感发射药的低温力学性能,通过改变配方中硝化棉(NC)的种类、增塑剂ZSJ-X的含量、FOX-7的含量以及RDX和FOX-7的粒度,制备了4种NC基高能低敏感发射药,采用电子万能材料试验机测试了其低温抗冲击强度。结果表明,降低黏结剂的含氮量,增加增塑剂ZSJ-X的含量,用FOX-7替代部分RDX,降低RDX和FOX-7的粒度,能够提高NC基高能低敏感发射药的低温抗冲击强度。当NC基高能低敏感发射药的配方(质量分数)为:NC(含氮量12.6%)37%、ZSJ-X 25%、FOX-7(粒径19μm)13%、RDX(粒径5μm)33%时,低温抗冲击强度最佳,达到7.75kJ/m2。     

Thermomechanical Properties of Rocket Propellants and Correlation with cookoff behaviour

The cookoff behaviour of several plasticized HTPB/AP and HTPB/RDX propellants has been evaluated using the standard Small-Scale Cookoff Bomb (based on the NWC design) and a modified version of the standard equipment (whereby the reaction violence can be measured quantitatively) to investigate the effects of (1) plasticizer level on the thermomechanical properties and its role in moderating the cookoff response, and (2) heating rate. A change from slow to fast cookoff behaviour was observed for the plasticized HTPB/RDX propellants; the measured pressures/energy output at the slow heating rate were much lower than those at the fast heating rate for the same propellants. The thermal distribution/gradient at various positions and depths in the cylindrical propellant specimen, during fast and slow cookoff, were measured in order to understand the reversal in the severity of the response shown by the plasticized RDX propellants when the heating rate was changed. Thermomechanical properties of the propellants were measured and correlated with cookoff behaviour, to provide further insight into the cookoff mechanisms.     

NGu对含RDX硝胺发射药燃烧性能的影响

为从微观的角度研究NGu对含RDX的硝胺发射药燃速压力指数改变的影响,采用改进的小型点火燃烧模拟装置,在35MPa左右对几种发射药进行低压中止燃烧实验.通过SEM电镜观察发射药在低压下燃烧的表面状况.结果表明,在硝胺发射药的燃烧过程中,NGu在燃烧表面形成较厚的熔融层,抑制了RDX的爆燃;RDX的爆燃与燃烧表面熔融层之间的"均衡状态"影响发射药燃速压力指数的变化,当RDX与NGu质量比小于1时,燃速压力指数明显降低;当RDX和NGu同时存在时,发射药的燃烧表面有针状晶体生成.     

六氯环三磷腈对RDX-CMDB推进剂性能的影响

为考察六氯环三磷腈(HCCT)作为降速剂对RDX-CMDB推进剂燃速、安定性、爆热、机械感度、力学性能的影响,测试了HCCT与RDX-CMDB主要组分的相容性,并采用靶线法、甲基紫法、绝热法等测试了3种不同HCCT含量的RDX-CMDB推进剂的性能。结果表明,HCCT与RDX-CMDB推进剂主要组分NC+NG及RDX的相容性较好,HCCT的加入使推进剂在2~6MPa压强下燃速降低,燃速压强指数升高,爆热降低,摩擦感度和撞击感度降低,抗拉强度及延伸率基本不变,对推进剂的化学安定性没有影响。     

含黑索今酮的火药热分解及燃烧性能研究

用ＤＳＣ技术考察了７种含黑索今酮（Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ）火药的热分解特性,并对其中３种进行了密闭爆发器测试。将ＤＳＣ数据对动力学方程进行拟合以求得动力学参数。从密闭爆发器测试结果转换得到了该３种火药的燃速－压力曲线,并对其进行了转折性分析。结果表明,向火药中加入Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ可提高火药燃速并降低其热分解表观活化能。含Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ的火药其燃速压力指数在低压区较在高压区为高。在火药中同时存在有Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ和ＲＤＸ对火药热分解和燃烧的稳定性是不利的。仅由Ｋｅｔｏ－ＲＤＸ与双基粘结剂组成的火药,其燃速压力指数较由ＲＤＸ与双基粘结剂组成的火药为低。     

Preparation and Properties of a nRDX‐based Propellant

The incorporation of nano‐scaled cyclotrimethylene trinitramine (nRDX) in nitrocellulose (NC)‐based propellants poses processing problems when following conventional methods. Hence, a new preparation method containing a pre‐dispersion process was developed, by which 30 mass % RDX (290 nm) was incorporated in the propellant. Meanwhile, the corresponding 290 nm, 12.85 μm and 97.76 μm RDX‐based propellants were prepared for comparison using a conventional method. The morphology, structure, ballistic and mechanical properties of the prepared propellants were characterized by scanning electron microscopy (SEM), density analyzer, closed vessel (CV), uniaxial tensile tester and impact tester. The results indicate that the nRDX particles were uniformly dispersed in the NC/NG/TEGDN matrix using the novel method, while agglomerated and recrystallized into large particles with the conventional method. The propellant density increased with decreasing RDX particle size. In particular, the 290 nm RDX‐based propellant exhibited a higher burning rate and lower average pressure exponent (α =0.958) compared to the 12.85 μm RDX‐based propellant (α =1.043). The tensile strength, elongation at break and impact strength of the RDX‐based propellant at −40 °C, 20 °C and 50 °C were dramatically improved by using 290 nm RDX with the novel method.     

新型高能高强度JMZ发射药的燃烧特性

为探索混合硝酸酯增塑的聚醚聚氨酯黏合剂体系的新型发射药的燃烧性能,通过密闭爆发器常规实验和高压实验．研究分析了JMZ发射药在不同压力范围的燃烧特性。结果表明,JMZ发射药在低压下的燃速压力指数较大,具有高含量RDX硝胺发射药的共同特征,但在高压下的燃速压力指数逐渐变小,与制式发射药相当,在燃速压力指数的变化过程中不存在明显的转折现象。另外,JMZ发射药在起始阶段表现出了良好的燃烧渐增性,对身管武器的应用是十分有利的。     

高固含量改性双基推进剂的热分解

采用高压DSC方法研究了不同固含量(RDX含量)推进剂的热行为.结果表明,随着RDX含量的增加,GLX推进剂中双基组分的分解峰逐渐变小,峰温前移,而RDX的分解峰随含量的增加而变强;随着压力的增大,GLX推进剂中两个放热分解峰的DSC峰温均有不同程度的下降,GLX推进剂的放热量也明显提高,放热分解峰变得更加明显,两峰温...     

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。