高燃速推进剂用钝感超细高氯酸铵的制备及性能研究

发布时间：2017-10-19 13:40

  本文关键词：高燃速推进剂用钝感超细高氯酸铵的制备及性能研究

  更多相关文章： 超细高氯酸铵 复合粒子 球形 热分解性能 机械感度 吸湿性

【摘要】：超细高氯酸铵(AP)是高燃速固体推进剂中应用广泛的氧化剂。但超细AP的机械感度较高,易吸湿、结块,给高燃速固体推进剂的制备和应用带来诸多不便。本文一方面采用气流冲击粉碎法制备了钝感超细AP复合粒子,另一方面通过对传统气流粉碎进行设备改进、工艺优化,初步探索了球形超细AP的批量制备工艺,制备了球形超细AP。主要研究内容如下：首先,以纳米石墨粉、普通石墨粉和炭黑为钝感改性剂,采用气流冲击粉碎法对超细AP进行复合改性,制备了3种超细AP复合粒子。制备工艺可分为改性剂与AP预混和气流冲击粉碎复合两步,预混工艺参数为：AP与改性剂质量比200：1,不锈钢磨球10kg,筒体转速20r·min-1,混合时间0.5 h。气流冲击粉碎复合工艺参数为：主气压强0.5 MPa,辅气压强0.4 MPa。测试了样品的粒度与形貌、晶型及纯度,结果表明,钝感超细AP复合粒子的晶型与原料AP一致,复合过程属于物理变化,没有生成新的化学物质。制备的超细AP复合粒子的粒径在2～3 μm之间,粒度指标符合高燃速推进剂的使用要求。其次,研究了3种钝感超细AP的热分解性能,结果表明,改性剂对AP的热分解有一定的催化作用。3种复合粒子中,样品AP-1的高温分解峰提前较多,且与其它样品相比,时间范围小,峰型陡峭,这说明分解反应速度较快,放热也很集中,符合高燃速推进剂对燃烧性能的要求。测试了超细复合粒子的吸湿性及抗结块性、粉末特性和机械感度。结果表明,超细AP复合粒子的吸湿性有所改善,不易结块,流散性较好,安全性能有所提高。最后,使用改进后的气流粉碎机,探索新的工艺条件,批量制备了球形超细AP,工艺条件为：主气压强0.75 Mpa,辅气压强0.7 Mpa,进料速度30 kg·h-1,出料管高度40 mm,粉碎1次,打磨1次。表征了产品的粒度与形貌、晶型及纯度等理化指标,研究了吸湿性、流散性和机械感度等性能。结果表明,采用新工艺制备的球形超细AP粒径约为2.5μm,粒度达到指标要求,形貌呈类球形,吸湿性降低,流散性良好,机械感度相对降低。
【关键词】：超细高氯酸铵 复合粒子 球形 热分解性能 机械感度 吸湿性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V512
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-24
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 含能材料的钝感技术12-15
• 1.2.1 复合处理降感12-13
• 1.2.2 改善晶体品质降感13
• 1.2.3 制备共晶降感13-14
• 1.2.4 微纳米化降感14-15
• 1.3 含能材料的改性方法15-17
• 1.3.1 物理法改性15-16
• 1.3.2 化学法改性16
• 1.3.3 物理-化学法改性16-17
• 1.4 含能材料的球形化方法17-19
• 1.4.1 重结晶法17-18
• 1.4.2 物理研磨法18
• 1.4.3 溶剂侵蚀法18-19
• 1.4.4 液相凝聚法19
• 1.5 高氯酸铵的催化热分解19-23
• 1.5.1 纳米金属的催化作用19-20
• 1.5.2 纳米金属氧化物的催化作用20-21
• 1.5.3 纳米复合材料的催化作用21-22
• 1.5.4. 二茂铁衍生物的催化作用22
• 1.5.5 储氢材料的催化作用22-23
• 1.6 本课题主要研究内容23-24
• 2 超细高氯酸铵复合粒子的制备24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-28
• 2.2.1 实验原料、设备及仪器24-25
• 2.2.2 超细AP复合粒子的制备工艺25-27
• 2.2.3 制备过程27-28
• 2.3 形貌与粒度分析28-30
• 2.4 晶型与纯度分析30-33
• 2.4.1 X射线衍射(XRD)30-31
• 2.4.2 傅立叶变换红外光谱(FTIR)31-32
• 2.4.3 高氯酸铵(AP)的质量分数32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 超细高氯酸铵复合粒子的性能研究34-50
• 3.1 复合粒子的热分析34-43
• 3.1.1 TG-DTG分析与热安定性表征34-37
• 3.1.2 改性剂对AP热分解性能的影响37-39
• 3.1.3 改性剂对AP表观分解热的影响39-40
• 3.1.4 AP热分解的动力学与热力学参数40-43
• 3.2 吸湿性与抗结块性43-45
• 3.2.1 实验原理及测试系统的构造43-44
• 3.2.2 测试结果44-45
• 3.3 粉末特性分析45-47
• 3.3.1 实验原理及方法45-46
• 3.3.2 测试结果46-47
• 3.4 机械感度47-49
• 3.4.1 实验原理及方法47-48
• 3.4.2 测试结果48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 球形超细高氯酸铵的制备及性能研究50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 实验部分50-57
• 4.2.1 实验原料、设备及仪器50-51
• 4.2.2 球形超细AP的制备工艺51-55
• 4.2.3 制备过程55-57
• 4.3 形貌与粒度分析57-59
• 4.4 晶型与纯度分析59-60
• 4.5 球形超细AP的性能60-62
• 4.5.1 吸湿性与抗结块性60-61
• 4.5.2 粉末特性研究61
• 4.5.3 机械感度61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 主要创新点64
• 5.3 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-74
• 附录74

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本文编号：1061420