RDX基高能发射药的制备及性能研究

发布时间：2020-10-23 11:14

　　 为改善高能硝胺发射药的力学性能,设计了以GAP基热塑性弹性体和硝化纤维素为粘结剂,以RDX为高能氧化剂的一系列高能发射药配方,并确定了其制备工艺。分析讨论了GAP基塑性弹性体和硝化纤维素的比例、黑索今的粒度和添加量对高能发射药体系能量性能、力学性能、热分解动力学及热膨胀系数的影响。主要研究结果如下:能量特性参数的理论计算结果表明采用GAP基含能热塑性弹性体部分取代硝化纤维素会降低发射药爆温,并提高比容和余容;增加黑索今含量可显著提高体系的能量水平。故可通过调整配方组分实现发射药高能量水平和低爆温的统一。当黑索今含量为60%,GAP-ETPE/NC为1:1时,发射药的火药力可达到1186kJ/kg,爆温为3075K。DSC试验结果表明GAP基热塑性弹性体与硝化纤维素相容性良好,与黑索今固体相间不存在明显的相互作用,但会使黑索今的主分解峰温提前。RDX基高能发射药室温条件下通过挤压成型工艺制备,混合溶剂中乙酸乙酯/丙酮的体积比为1:1,溶剂与粘结剂比例为2:1~3:1,捏合时间为2~3h。力学性能测试结果表明GAP基含能热塑性弹性体对高能发射药的增韧效果明显。随着粘结剂中GAP-ETPE/NC比例的增加,发射药的轴向压缩强度和固体表面能降低,抗冲击强度提高;黑索今粒度较小时,发射药具有较高的力学强度和固体表面能;黑索今含量的增加使抗压强度提高的主要作用力为固体填料颗粒的力学补强,而不是其与粘结剂体系间的相互作用。RDX基高能发射药试样的热分解过程具有显著的黑索今热分解特性,主要分为硝化纤维素的热分解和黑索今的熔融分解两个阶段;随着粘结剂中GAP-ETPE/NC比例的增加,RDX基高能发射药热分解反应的活化能、指前因子、活化焓和活化熵均逐渐提高,而其热安定性明显改善;粒度的变化对RDX基高能发射药的热安定性影响较小;随着黑索今含量的增加,发射药的热安定性逐渐提高。粘结剂组成和黑索今含量是影响发射药线膨胀系数的主要因素,RDX基高能发射药试样的线膨胀系数随着粘结剂体系中GAP-ETPE/NC比例的增加而逐渐升高,随黑索今含量的增加逐渐降低。黑索今粒度的改变对高能发射药的线膨胀系数影响较小。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ562
【部分图文】：

c. P(BAMO)图 1.1 常见的叠氮类含能粘结剂结构式含有-N3、-NO2等能量基团的含能热塑性弹性体（ETPE）粘结剂可以实现低感度的和谐统一，常见的 GAP 基和 BAMO 基 ETPE 均为叠氮类含能热体粘结剂[19]。GAP 具有正生成热和密度高等特点，由于其是含有端羟基，因此可以与含有二异氰酸酯基的化合物通过共聚反应合成聚氨酯类含能性体。GAP 基聚氨酯类热塑性弹性体是指结构中硬段是由氨基甲酸酯所的一部分或者全部是由 GAP 构成的嵌段共聚物。其分子结构式如 2.1 所

a. GAP b. P(AMMO)c. P(BAMO)图 1.1 常见的叠氮类含能粘结剂结构式含有-N3、-NO2等能量基团的含能热塑性弹性体（ETPE）粘结剂可以实现高能量和低感度的和谐统一，常见的 GAP 基和 BAMO 基 ETPE 均为叠氮类含能热塑性弹性体粘结剂[19]。GAP 具有正生成热和密度高等特点，由于其是含有端羟基的预聚物，因此可以与含有二异氰酸酯基的化合物通过共聚反应合成聚氨酯类含能热塑性弹性体。GAP 基聚氨酯类热塑性弹性体是指结构中硬段是由氨基甲酸酯所构成，软段的一部分或者全部是由 GAP 构成的嵌段共聚物。其分子结构式如 2.1 所示。

名称相对分子质量密度/(g/cm3)生成热/(kJ/mol)氧平衡/%分解温度/KRDX 222 1.82 +61.55 -21.6 477HMX 296 1.91 +75.02 -21.6 548CL-20 438 2.04 +415.50 -11.0 468传统单、双基发射药中的重要组分，硝化纤维素是由碳、氢和氧大分子链和硝酸作用的酯化产物，可燃元素和氧化元素均寓于硝化纤维素是呈纤维结构的固体物质，但某些被溶剂溶解的硝化结作用，且粘结能力不因溶剂是否被驱除而受到影响。所以其既物质，又是起粘结作用的胶黏剂。 基含能热塑性弹性体是一种新型含能粘结剂，在固定频率为 1H，升温速率为 3℃/min 的条件下进行 DMA 测试，实验结果见图
【参考文献】

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本文编号：2852959