石墨烯材料改性含能复合物的构筑及应用基础研究
发布时间：2021-07-12 11:05
石墨烯材料（包括石墨烯、氧化石墨烯和功能化石墨烯）以其特殊的二维结构以及优异的导电、导热和力学性能,非常适合作为含能材料中的添加剂,以降低炸药的感度、改善炸药的热分解性能、提高含能体系的力学性能。本研究首先制备了石墨烯材料,然后以石墨烯材料为改性剂,分别将其应用于含能聚合物、炸药粒子以及含能油墨中,研究了石墨烯材料对三种含能复合物性能的影响,具体内容如下:本研究分别采用氧化还原法法和爆轰合成法制备石墨烯材料。首先,以鳞片石墨（Flake Graphite,FG）为原料,采用Hummers法制备氧化石墨（Graphite Oxide,GIO）,研究了不同干燥方式对目标产物氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）的影响,并得到了制备GO的最佳干燥条件。采用还原剂对GO进行还原,制备了还原氧化石墨烯（Reduced Graphene Oxide,rGO）。其次,以碳酸钙为碳源,以镁粉为还原剂,以实验室的废旧炸药为主装药,采用爆轰法合成出了少层石墨烯,提出了爆炸法合成石墨烯的作用机理。通过对比两种制备石墨烯的方法发现,虽然爆轰法能够得到少层石墨烯,但是合成的石墨烯不含官能团,不利于后续...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯起伏的表面模型
图 1.5 样品的显微镜照片：（a）HNIW/551 胶/G（b）HNIW/551 胶/GO（c）HNIW/551 胶/rGOLiu Jie 等人[16]采用溶液共混的方法将 GO 和 rGO 与 HNIW 进行混合，研究了GO/rGO 对 HNIW 热分解性能的影响。结果表明，rGO 可以使 HNIW 的分解温度降低，并且随着 rGO 含量的增加，HNIW 的分解温度提前的越多。而 GO 对 HNIW 的分解峰温和放热量的影响较小。当 rGO 添加量为 10%和 25%时，HNIW 的放热量达到最小。
中北大学学位论文采用烘干、冻干、自然干、冷冻干燥、冷冻-干燥、喷雾干燥的方式进行干燥，最后得到氧化石墨烯粉末、氧化石墨烯片或者氧化石墨烯气凝胶。石墨烯的制备：取 0.5 g 的制备好的氧化石墨烯置于 100 mL 的去离子水中，并放入探针式超声中，超声分散至均匀，便得到稳定的氧化石墨烯水分散液。将其倒入干燥的500 mL 三口烧瓶中，设置恒温水浴锅的温度为 90 °C，并将三口烧瓶置于其中。同时，向三口烧瓶中滴加 15 mL 80%的水合肼溶液，开启电动搅拌棒，充分反应 4 h，溶液由褐色变为黑色。将溶液转移到布氏漏斗中，进行抽滤，并用无水乙醇与去离子水洗涤滤饼。收集过滤产物，将滤纸放入表面皿中，再将表面皿放入 40 °C 烘箱中充分干燥。收集干燥产物，得到石墨烯。实验流程图如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CL-20基复合含能材料的制备及性能[J]. 叶宝云,王晶禹,安崇伟,庾滨铄,冀威,李鹤群. 固体火箭技术. 2017(02)
[2]混合炸药设计研究进展[J]. 杨志剑,刘晓波,何冠松,李玉斌,聂福德. 含能材料. 2017(01)
[3]石墨烯/聚合物导电复合材料研究进展[J]. 孟庆实,卢少微,史歌,潘霄,MA Jun. 航空制造技术. 2016(15)
[4]纳米CL-20炸药含能墨水的直写规律[J]. 姚艺龙,吴立志,唐乐,成波,沈瑞琪,叶迎华,胡艳,朱朋. 火炸药学报. 2016(01)
[5]魔芋葡甘聚糖/乙基纤维素共混成膜机理的研究[J]. 万力,肖满,倪学文,严文莉,匡映,姜发堂. 湖北工业大学学报. 2016(01)
[6]纳米ε-CL-20/Estane制备与表征[J]. 冀威,李小东,王晶禹,安崇伟. 含能材料. 2015(11)
[7]RDX基超细球形包覆粒子的制备及热性能表征[J]. 石晓峰,李小东,王晶禹,冀威. 固体火箭技术. 2015(03)
[8]RDX基复合含能微球的制备及表征[J]. 石晓峰,王晶禹,李小东,王江. 含能材料. 2015(05)
[9]硝化棉/端羟基聚醚共混物的制备及其相容性研究[J]. 任治,李笑江,王晗,刘萌. 中国胶粘剂. 2015(03)
[10]石墨烯在含能材料中的应用研究进展[J]. 兰元飞,李霄羽,罗运军. 火炸药学报. 2015(01)
博士论文
[1]微纳米共晶含能材料的设计、制备及性能研究[D]. 李鹤群.中北大学 2017
[2]GAP/CL-20基传爆药微注射成型技术及性能研究[D]. 卫彦菊.中北大学 2015
[3]石墨烯含能化功能改性研究[D]. 于兰.北京理工大学 2015
[4]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[5]聚合物/层状双氢氧化物光固化纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 袁妍.中国科学技术大学 2012
[6]激光—微笔/微喷直写集成制造MEMS微结构关键技术研究[D]. 曹宇.华中科技大学 2009
[7]硝胺炸药的表面包覆及其对推进剂性能的影响研究[D]. 安崇伟.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]碳纳米材料改性HNIW的对比研究[D]. 金振华.北京理工大学 2016
[2]熔铸工艺对炸药装药质量的影响研究[D]. 梁国祥.中北大学 2014
[3]离子液体辅助的电化学方法合成无机纳米材料及其应用研究[D]. 刘娜.东北师范大学 2008
本文编号：3279795
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
石墨烯起伏的表面模型
图 1.5 样品的显微镜照片：（a）HNIW/551 胶/G（b）HNIW/551 胶/GO（c）HNIW/551 胶/rGOLiu Jie 等人[16]采用溶液共混的方法将 GO 和 rGO 与 HNIW 进行混合，研究了GO/rGO 对 HNIW 热分解性能的影响。结果表明，rGO 可以使 HNIW 的分解温度降低，并且随着 rGO 含量的增加，HNIW 的分解温度提前的越多。而 GO 对 HNIW 的分解峰温和放热量的影响较小。当 rGO 添加量为 10%和 25%时，HNIW 的放热量达到最小。
中北大学学位论文采用烘干、冻干、自然干、冷冻干燥、冷冻-干燥、喷雾干燥的方式进行干燥，最后得到氧化石墨烯粉末、氧化石墨烯片或者氧化石墨烯气凝胶。石墨烯的制备：取 0.5 g 的制备好的氧化石墨烯置于 100 mL 的去离子水中，并放入探针式超声中，超声分散至均匀，便得到稳定的氧化石墨烯水分散液。将其倒入干燥的500 mL 三口烧瓶中，设置恒温水浴锅的温度为 90 °C，并将三口烧瓶置于其中。同时，向三口烧瓶中滴加 15 mL 80%的水合肼溶液，开启电动搅拌棒，充分反应 4 h，溶液由褐色变为黑色。将溶液转移到布氏漏斗中，进行抽滤，并用无水乙醇与去离子水洗涤滤饼。收集过滤产物，将滤纸放入表面皿中，再将表面皿放入 40 °C 烘箱中充分干燥。收集干燥产物，得到石墨烯。实验流程图如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CL-20基复合含能材料的制备及性能[J]. 叶宝云,王晶禹,安崇伟,庾滨铄,冀威,李鹤群. 固体火箭技术. 2017(02)
[2]混合炸药设计研究进展[J]. 杨志剑,刘晓波,何冠松,李玉斌,聂福德. 含能材料. 2017(01)
[3]石墨烯/聚合物导电复合材料研究进展[J]. 孟庆实,卢少微,史歌,潘霄,MA Jun. 航空制造技术. 2016(15)
[4]纳米CL-20炸药含能墨水的直写规律[J]. 姚艺龙,吴立志,唐乐,成波,沈瑞琪,叶迎华,胡艳,朱朋. 火炸药学报. 2016(01)
[5]魔芋葡甘聚糖/乙基纤维素共混成膜机理的研究[J]. 万力,肖满,倪学文,严文莉,匡映,姜发堂. 湖北工业大学学报. 2016(01)
[6]纳米ε-CL-20/Estane制备与表征[J]. 冀威,李小东,王晶禹,安崇伟. 含能材料. 2015(11)
[7]RDX基超细球形包覆粒子的制备及热性能表征[J]. 石晓峰,李小东,王晶禹,冀威. 固体火箭技术. 2015(03)
[8]RDX基复合含能微球的制备及表征[J]. 石晓峰,王晶禹,李小东,王江. 含能材料. 2015(05)
[9]硝化棉/端羟基聚醚共混物的制备及其相容性研究[J]. 任治,李笑江,王晗,刘萌. 中国胶粘剂. 2015(03)
[10]石墨烯在含能材料中的应用研究进展[J]. 兰元飞,李霄羽,罗运军. 火炸药学报. 2015(01)
博士论文
[1]微纳米共晶含能材料的设计、制备及性能研究[D]. 李鹤群.中北大学 2017
[2]GAP/CL-20基传爆药微注射成型技术及性能研究[D]. 卫彦菊.中北大学 2015
[3]石墨烯含能化功能改性研究[D]. 于兰.北京理工大学 2015
[4]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[5]聚合物/层状双氢氧化物光固化纳米复合材料的制备及其性能研究[D]. 袁妍.中国科学技术大学 2012
[6]激光—微笔/微喷直写集成制造MEMS微结构关键技术研究[D]. 曹宇.华中科技大学 2009
[7]硝胺炸药的表面包覆及其对推进剂性能的影响研究[D]. 安崇伟.南京理工大学 2008
硕士论文
[1]碳纳米材料改性HNIW的对比研究[D]. 金振华.北京理工大学 2016
[2]熔铸工艺对炸药装药质量的影响研究[D]. 梁国祥.中北大学 2014
[3]离子液体辅助的电化学方法合成无机纳米材料及其应用研究[D]. 刘娜.东北师范大学 2008
本文编号：3279795
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