铝基水反应活性材料制备及其性能研究

为提高铝粉与海水的反应效率和速率,在惰性氛围下,采用高能球磨法通过多次变速循环工艺制备得到了铝基水反应活性材料。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、比表面测试等分析表征材料的微观结构和氧化性能;采用自主设计的金属/水反应装置,实时记录铝基水反应金属材料与海水反应产生的氢气量,研究铝基水反应活性材料的活性。研究结果表明：高能球磨能提高铝基材料与海水的反应活性,铝粉经过球磨后反应效率达到原先的2倍;球磨过程中添加剂铋的添加能进一步提高铝基水反应材料的活性;反应总产率能够达到71.2%,其快速期氢气产生反应速率为210.7 mL/(min·g)。制备的铝基水反应活性材料在高能水反应金属燃料推进剂和制氢领域都具有应用价值。     

二硝酰胺铵与异氰酸酯化合物的红外光谱研究

通过将ADN、ADN/N-100、ADN/TDI、ADN/IPDI分别在室温和45℃下处理后进行FTIR谱图分析，研究了二硝酰胺铵(ADN)与三种异氰酸酯化合物（TDI、N-100、IPDI）的相容性。研究表明，在室温和45℃下，ADN与N-100、TDI不相容而与IPDI相容。     

镁基水反应金属材料制备及其水反应活性

提高镁粉与海水的反应效率和速率,在惰性氛围下,采用高能球磨法通过多次变速循环工艺制备得到了镁基水反应活性材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)、比表面测试等分析表征了材料的微观结构和氧化性能。采用自主设计的金属/水反应装置,实时记录镁基水反应金属材料与海水反应产生的氢气量。研究了镁基水反应活性材料的活性。结果表明,高能球磨能大幅提高镁基材料与海水的反应活性。镁粉经过球磨后,反应效率达到了80.5%。球磨过程中催化剂的添加能进一步提高镁基水反应材料的活性。反应总产率能够达到91.1%,其快速期氢气产生反应速率为741 mL·min-1·g-1。     

微胶囊化硝酸铵的表面性质研究

研究了表面活性剂、偶联剂和高分子化合物包覆硝酸铵的表面特性。采用喷雾干燥技术翻备样品,用扫描电子显微镜、接触角测定和吸湿性测定表征表面结构和性质,结果表明表面活性剂能够显著减小AN颗粒表面极性,降低其吸湿性。     

含氟有机添加剂对含铝聚醚推进剂燃烧凝聚相产物的影响

为了抑制高含铝推进剂燃烧凝聚相产物的团聚,将含氟有机添加剂加入到含铝聚醚推进剂中,用高速摄像装置研究了推进剂药条的燃烧情况。利用扫描电子显微镜/能谱仪、激光粒度分析仪、X-射线衍射仪、实时粒度测试仪研究了含氟有机添加剂对推进剂燃烧凝聚相产物形貌、粒径、成分和燃烧实时粒度的影响。结果表明：含氟有机添加剂的加入,有助于减少燃烧铝颗粒的尺寸,能明显减少大尺寸凝聚相粒子的生成,在7 MPa时,加入2%的含氟有机添加剂,燃烧凝聚相产物的平均粒径D₅₀从5.83 μm减小到3.06 μm;X-射线衍射仪测试结果显示,含氟有机添加剂的加入导致燃烧凝聚相产物中α-Al₂O₃晶型和θ-Al₂O₃晶型几近消失,主要形成γ-Al₂O₃和δ-Al₂O₃晶型。     

笼形八(二硝基苯基)硅倍半氧烷的合成及性能研究

采用两种工艺路线制备了八(二硝基苯基)硅倍半氧烷(ODNPS),收率分别达到91%和86%。对获得的样品的结构进行了表征,表明八(2,4-二硝基苯基)硅倍半氧烷是一步法的唯一主要产物,但八(3,5-二硝基苯基)硅倍半氧烷和八(2,4-二硝基苯基)硅倍半氧烷同时出现在二步硝化法产物中。研究了ODNPS作为含能材料的安全性能,真空安定性试验发现它的放气量为0.13mL·g-1.48h(100℃),10kg落锤测试的特性落高H50为30.7cm;用线扫描摄像实时燃速测定系统测得燃烧速度为4.42mm·s-1(5MPa);快速分解爆炸温度为393℃。表明ODNPS是一种热稳定性较高的含能材料。     

烯丙基二甲基海因的合成及表征

为了增强复合固体推进剂中粘合剂基体与固体氧化剂之间的界面键合作用,提高推进剂的力学性能,采用盖布瑞尔(Gabriel)合成法合成了具有反应基团的海因类衍生物3-烯丙基-5,5-二甲基海因(ADMH),反应条件为: n(5,5-二甲基海因):n(溴丙烯):n(KOH的醇溶液)=1:1:1,水为溶剂,温度为65 ℃,反应时间为3 h,石油醚两次重结晶后得到结晶形态的产物,产率为50%.通过X射线衍射、热分析、紫外、核磁共振、红外、质谱、元素分析和高效液相色谱对产物进行了全面的分析表征.结果表明,产物为目标物,纯度达到99. 97%,熔点65～66 ℃,初始分解温度为168.3 ℃,目标物有望在复合固体推进剂中得到较好的应用.     

哈龙灭火剂的替代与气溶胶灭火剂

本文对国际上正在研究和使用的哈龙替代物尤其是气溶胶灭火剂进行了综合分析。论述了卤代烃、惰性气体、细水雾和固体微粒气溶胶灭火剂四种主要哈龙替代物各自的优越性和不足之处,认为在哈龙替代物的选择上要充分考虑替代物的灭火效力、价格、系统装置的体积、是否有害于环境和健康等诸多因素。指出在注重便携性、推广性、简易性、坚固性和成本的地方,ＰＧＡ技术（烟火气溶胶技术）特别值得考虑。文章最后对哈龙替代物的发展趋势进行了探讨。     

包覆前后ACP对高燃速改性双基推进剂高/低压强段燃烧性能的影响

为改善含快燃物ACP(一种以二价铜胺络离子为阳离子的高氯酸盐)高燃速改性双基推进剂的燃烧性能,利用液相沉积法制得聚合物包覆ACP。采用热重分析研究了ACP及包覆ACP的热分解性能;以ACP及包覆ACP作为添加剂,对改性双基推进剂(CMDB)在低压段(3～9MPa)和高压段(11～20.5MPa)燃烧性能进行了对比实验研究。结果表明:ACP及包覆ACP热分解过程均可分为四个阶段,其总失重分别为90.70%和76.22%;在CMDB推进剂中添加ACP及包覆ACP均可提高推进剂的燃速,高压段的燃速压力指数降低,低压段的燃速压力指数增大。含包覆ACP的推进剂在低压段和高压段的燃速压力指数要比纯ACP的低0.1左右。     

叠氮聚合物燃烧机理

论文研究了叠氮聚合物的燃烧波结构和热解过程以确定控制燃速的参数。研究的叠氮聚合物是带有含能的—N_3 官能团的缩水甘油基叠氮聚合物(GAP)。GAP 经过亚己基二异氰酸酯(HMDI)处理和与三羟甲基丙烷(TMP)交联后形成 GAP 推进剂。从实验中发现,尽管 GAP 推进剂的绝热火焰温度低于一般固体推进剂,但其燃速明显的高。GAP 推进剂燃烧面释放的能量是由产生氮气的 N—N_2 键的断裂引起的。从气相传递回燃烧面的热流量与燃烧面产生的热量比较起来是很小的。GAP 推进剂燃烧面的分解活化能 E_s 为87kJ/mol,燃速用Υ=9.16×10~3 exp(-E_s/RT_s)表示,其中Υ(m/s)为燃烧速度,T_s(K)为燃烧面的温度,R 为摩尔气体常数。在5 MPa 压力下观察到燃速高的温度敏感性与关系式((?)T_s/(?)To)_p=0.481有关,T_o 为推进剂初温。