HTPE改性GAP粘合剂体系性能及应用研究

发布时间：2017-10-02 05:15

  本文关键词：HTPE改性GAP粘合剂体系性能及应用研究

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【摘要】：钝感推进剂是武器装备发展的重要方向和迫切需求。钝感和高能往往是相互矛盾的,如何在改善钝感性能的同时提高推进剂的能量水平是目前固体推进剂研究的重要内容。叠氮缩水甘油醚(GAP)作为含能粘合剂的典型代表,成为各国研制高能钝感固体推进剂的热点,但力学性能调节困难已成为阻碍GAP推进剂广泛应用的主要因素之一。为此,本文将钝感推进剂用粘合剂端羟基嵌段共聚醚(HTPE)引入GAP粘合剂体系中,设计了HTPE改性的GAP粘合剂体系,并对其性能进行了优化。在此基础上,将改性GAP粘合剂体系应用到高能钝感固体推进剂中,设计了固含量为80%,理论比冲到达270s,密度达到1.8g·cm-3的高能推进剂配方,并对推进剂的力学性能、工艺性能进行了优化,对燃烧性能、安全性能进行了表征。本文的主要研究内容和结果如下:(1)设计了HTPE改性的GAP粘合剂体系。通过动态DSC法研究了R值、mGAP/mHTPE以及催化剂T12含量对GAP/HTPE/N100粘合剂体系固化性能的影响。固化性能研究发现,随着R值在1.1~1.9的范围内升高,固化粘合剂体系的表观活化能Ea呈现出先升高后降低的趋势;随着mGAP/mHTPE在9/1~7/3的范围内降低,Ea先是基本不变,然后逐渐降低;随着T12用量在0.1%~0.7%的范围内升高时,Ea也表现出了逐渐降低的趋势。研究还发现,以上各因素的变化基本不影响粘合剂体系固化反应机理。(2)研究了R值、mGAP/mHTPE、增塑比对改性GAP粘合剂体系固化胶片力学性能的影响。研究发现,当R=1.4,mGAP/mHTPE=7/3,不含增塑剂时,GAP固化胶片的力学性能最佳,最佳力学性能为ζm=1.55MPa,εb=151.33%。实验对固化胶片交联网络结构参数进行了表征,结果均与力学性能变化情况一致。(3)优化了GAP推进剂药浆的工艺性能,主要研究了催化剂含量对药浆适用期的影响,AP粒度级配以及键合剂种类及其复配对药浆粘度和流平性的影响。研究发现,催化剂为0.15%T12(浓度为0.5%)+0.45%TPB(浓度为0.5%)时,药浆适用期为6.5h;当AP-I含量为30%、AP-III含量为12%时,GAP推进剂药浆具有最佳的工艺性能;键合剂MAPO的使用可以在一定程度上改善GAP推进剂药浆的工艺性能,而T313能够显著的提升药浆的粘度和屈服值,使工艺性能的变差。(4)对GAP推进剂的力学性能进行了优化。主要研究了AP粒度级配、键合剂种类及其复配、R值、N100含量以及NC含量对GAP推进剂力学性能的影响。最终得到了最优推进剂配方参数:R=1.5、增塑剂为1.4、NN100=0.6,mGAP/mHTPE=8/2、NC含量为0.5%,AP-I为20%,AP-III为22%。最优力学性能为:拉伸强度为0.52MPa,断裂延伸率为13.22%。(5)表征了GAP推进剂的燃烧性能和安全性能。燃烧性能测试表明,碳酸铅可有效降低GAP推进剂的燃速压力指数。安全性能测试表明,在摆角为66度时,摩擦感度爆炸概率为52%;落锤质量为2kg,落高为25cm时,撞击感度的爆炸概率为4%;GAP推进剂均通过了快速烤燃测试和慢速烤燃测试,响应等级均为V级。
【关键词】：GAP HTPE 固化性能 力学性能 工艺性能 燃烧性能
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V51;TQ430.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 研究目的和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势13-27
• 1.2.1 固体推进剂研究发展趋势13-14
• 1.2.2 钝感推进剂研究进展14-17
• 1.2.3 高能钝感推进剂研究进展17-21
• 1.2.4 GAP推进剂研究现状21-27
• 1.3 本文的主要研究内容27-28
• 第二章 GAP/HTPE混合粘合剂体系制备及性能优化28-62
• 2.1 引言28-29
• 2.2 试验部分29-32
• 2.2.1 试验原料29-30
• 2.2.2 样品制备30
• 2.2.3 试验仪器与试验条件30-32
• 2.3 GAP/HTPE相容性研究32-36
• 2.3.1 GAP/HTPE物理相容性研究32-34
• 2.3.2 GAP/HTPE化学相容性研究34-36
• 2.4 GAP/HTPE粘合剂体系固化与性能研究36-60
• 2.4.1 GAP/TDI预聚反应程度的研究37-39
• 2.4.2 GAP/HTPE固化体系交联网络结构分析39-43
• 2.4.3 GAP/HTPE固化反应动力学研究43-54
• 2.4.4 GAP/HTPE固化胶片力学性能的研究54-60
• 2.5 本章小结60-62
• 第三章 GAP推进剂制备及性能研究62-100
• 3.1 引言62
• 3.2 试验部分62-65
• 3.2.1 试验原料62-63
• 3.2.2 样品制备63-64
• 3.2.3 实验仪器及测试条件64-65
• 3.3 高能钝感推进剂基础配方设计65-74
• 3.3.1 GAP高能钝感推进剂能量性能分析65-74
• 3.3.2 GAP高能钝感推进剂的基础配方74
• 3.4 GAP推进剂的制备及性能研究74-98
• 3.4.1 GAP推进剂工艺性能研究74-79
• 3.4.2 GAP推进剂力学性能研究79-91
• 3.4.3 GAP推进剂的燃烧性能91-94
• 3.4.4 GAP推进剂的钝感性能研究94-98
• 3.5 本章小结98-100
• 第四章 结论与展望100-103
• 4.1 结论100-101
• 4.2 创新点101-102
• 4.3 展望102-103
• 参考文献103-111
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单111-112
• 致谢112

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本文编号：957757