二氟氨基粘合剂与硼的作用关系研究
发布时间：2020-05-25 12:50
【摘要】：硼具有极高的质量热值和体积热值。含硼富燃料推进剂的理论比冲可达12000N.s·kg-1。但在实际应用中,硼自身的高熔点与高沸点,导致其存在点火性能差、燃烧效率低等问题,影响了其高能量性能发挥。引入二氟氨基粘合剂有望利用二氟氨基基团中的活性氟元素促进硼的点火与燃烧。因此,本文以硼富燃料推进剂为基础,采用热分解实验、燃烧实验结合现代仪器分析技术研究了二氟氨基粘合剂:3-二氟氨基甲基-3-甲基环氧丁烷均聚物(PDF)和3-二氟氨甲基-3-甲基氧杂环丁烷和3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷的共聚物(PDB)与硼之间的作用规律。主要工作如下:(1)采用 DSC、TG、PY-GC/MS、FTIR 和 TG-FTIR-MS 分析方法研究了 PDF 和PDB的热分解特性、动力学、热裂解和热分解产物;结果表明:PDF的热分解由两个热失重阶段组成。第一阶段主要是HF的两步不完全解离,获得CH=NF和C≡N共存的结构,活化能为110～120kJ·mol-1;第二阶段主要是CH=NF剩余部分的热分解或重排以及聚合物主链的热分解。PDB的主要热分解阶段为180～290℃,分解峰温分别为222.44℃和 256.35℃,对应的活化能分别为Ek=119.1J·mol-1,Eo=121.19kJ.mol-1 和Ek=162.44 kJ·mol-1,Eo=162.82KJ·mo1-1,lnAK分别为 23.24min-1和 30.14min-1;主要是含能基团的热分解,获得CH=N和C≡N共存的结构。PDF和PDB的热解过程中均产生了 HF气体。(2)采用DSC、TG研究了混合体系PDF/B和PDB/B的热分解特性,并结合PY-GC/MS、SEM-EDS、TG-FTIR-MS等分析方法研究了热裂解和热分解产物变化规律;结果表明:PDF/B主要热分解阶段为140～300℃,主峰温为216.49℃;PDB/B的主分解阶段为170～300℃,峰温为222.38℃和254.08℃;PDF/B和PDB/B的主分解阶段主要发生含能基团的热分解和热分解产物与硼的氧化还原反应。由于硼的引入,混合体系的热分解起始温度比单独粘合剂降低,但不影响体系的热稳定性和含能基团的热分解方式。在混合体系的热分解过程中,硼与PDF和PDB的热分解产物发生了氧化放热反应,并有相应的气相产物生成。(3)通过理论计算设计并优化了推进剂配方,采用TG和DSC、激光点火实验、恒压燃烧实验分别研究了设计推进剂的热分解特性、点火与燃烧特性。结果表明:在基于二氟氨基粘合剂的含硼富燃料推进剂中,热分解起始峰温为210.84℃,相较于传统推进剂有所降低;点火过程中,PDB的引入,缩短了其点火延迟时间,促进了推进剂的点火;燃烧时,PDB有利于硼的燃烧和硼产物的分散。提高了推进剂的燃烧热。
【图文】：
的热分析仪。该方法是在程序控温下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系，逡逑从而反映样品发生物理变化或化学变化的热效应；仪器分辨率高、试样量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式扫描量热仪，如图２．１所示。实验条逡逑件：称取样品质量约0．５ｍｇ，升温速率分别为Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升温范围为５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速为３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于样品的热分解特性和动逡逑力学研究。逡逑图２．１差式扫描量热仪逡逑２．１．２热重分析仪分析逡逑热重分析仪简称ＴＧ，，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的缩写，是指在程序控温下，逡逑测量样品质量与温度之间的关系，从而反映样品的热稳定性及组分的技术。该方法定量逡逑性强［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型热重分析仪，如图２．２所示。实验条逡逑件：称取样品质量约０．５ｍｇ，升温速率分别为５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升温范围为５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速为ＳＯｍＬ．ｍ
的热分析仪。该方法是在程序控温下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系，逡逑从而反映样品发生物理变化或化学变化的热效应；仪器分辨率高、试样量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式扫描量热仪，如图２．１所示。实验条逡逑件：称取样品质量约0．５ｍｇ，升温速率分别为Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升温范围为５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速为３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于样品的热分解特性和动逡逑力学研究。逡逑图２．１差式扫描量热仪逡逑２．１．２热重分析仪分析逡逑热重分析仪简称ＴＧ，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的缩写，是指在程序控温下，逡逑测量样品质量与温度之间的关系，从而反映样品的热稳定性及组分的技术。该方法定量逡逑性强［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型热重分析仪，如图２．２所示。实验条逡逑件：称取样品质量约０．５ｍｇ，升温速率分别为５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升温范围为５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速为ＳＯｍＬ．ｍ
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V512
本文编号：2680178
【图文】：
的热分析仪。该方法是在程序控温下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系，逡逑从而反映样品发生物理变化或化学变化的热效应；仪器分辨率高、试样量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式扫描量热仪，如图２．１所示。实验条逡逑件：称取样品质量约0．５ｍｇ，升温速率分别为Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升温范围为５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速为３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于样品的热分解特性和动逡逑力学研究。逡逑图２．１差式扫描量热仪逡逑２．１．２热重分析仪分析逡逑热重分析仪简称ＴＧ，，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的缩写，是指在程序控温下，逡逑测量样品质量与温度之间的关系，从而反映样品的热稳定性及组分的技术。该方法定量逡逑性强［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型热重分析仪，如图２．２所示。实验条逡逑件：称取样品质量约０．５ｍｇ，升温速率分别为５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升温范围为５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速为ＳＯｍＬ．ｍ
的热分析仪。该方法是在程序控温下，测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系，逡逑从而反映样品发生物理变化或化学变化的热效应；仪器分辨率高、试样量少［６２］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＤＳＣ８２３Ｅ型差式扫描量热仪，如图２．１所示。实验条逡逑件：称取样品质量约0．５ｍｇ，升温速率分别为Ｓ－Ｏｍｉｎ—１、ｌＯｔｍｉｉｆ１、＾Ｃ．ｍｉｎ—１和逡逑２０°Ｏｍｉｎ＿１，升温范围为５０￣５００°Ｃ，Ｎ２流速为３０ｍＬ＇ｍｉｎ＿１。用于样品的热分解特性和动逡逑力学研究。逡逑图２．１差式扫描量热仪逡逑２．１．２热重分析仪分析逡逑热重分析仪简称ＴＧ，即ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｓｉｓ的缩写，是指在程序控温下，逡逑测量样品质量与温度之间的关系，从而反映样品的热稳定性及组分的技术。该方法定量逡逑性强［６３］。逡逑本文采用瑞士邋Ｍｅｔｔｌｅｒ－ｔｏｌｅｄｏ邋ＴＧ／ＳＤＴＡ８５１ｅ型热重分析仪，如图２．２所示。实验条逡逑件：称取样品质量约０．５ｍｇ，升温速率分别为５°Ｃ．ｍｉｎ＿１、ｌＣＴＣ．ｍｉｒｆ１、和逡逑升温范围为５０？５００°Ｃ，Ｎ２流速为ＳＯｍＬ．ｍ
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V512
【参考文献】
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本文编号：2680178
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