纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用

发布时间：2017-05-09 06:01

  本文关键词：纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：粘结剂是火药的基体和连续相,为火药提供能量、粘结作用和强度,它的性能对火药的制造工艺、力学性能和能量水平有着决定性的影响。硝化纤维素是一种有着悠久应用历史,并且至今还占有较大份额和重要地位的含能火药粘结剂。但面对现代战争对火药提出的高强度,高能量等越来越严苛的要求,硝化纤维素(NC)日益凸显出其性能上的局限性。其中,低温下表现出的不可接受的脆性成为制约硝化纤维素基火药应用的一个瓶颈,严重时甚至可能引发灾难性后果。因此,对其低温力学性能的改善研究就显得非常必要。本文在前人工作的基础上,采用不同形式和性质的纳米纤维素部分替代混合酯发射药中的NC,试图改善发射药的低温力学性能,同时对火药的理化性能、燃烧性能、能量性能等也一并进行了研究。结果表明纳米纤维素没有改变发射药制备工艺,理化性能、燃烧性能和能量性能,其他主要内容包括:制备了纳米纤维素晶须(CNW)。以1.33%的CNW替代部分发射药配方中的NC,结果表明:与对照发射药相比,低温落锤破碎率由50%降低到20%,低温抗冲击强度由9.64 KJ/m~2提高到了11.37 KJ/m~2;以硝酸/冰醋酸为硝化剂,对CNW进行了硝酸酯化改性,得到改性产物NCNW-10,可在丙酮中均匀分散和稳定悬浮。以1.33%的NCNW-10替代部分发射药配方中的NC,结果表明:与对照发射药相比,低温落锤破碎率由对照发射药的30%降低到10%,常温抗冲击强度由25.71 KJ/m~2提高到了32.39 KJ/m~2,高温抗冲击强度由28.67 KJ/m~2提高到了33.59 KJ/m~2,低温抗冲击强度由6.91 KJ/m~2提高到了7.58 KJ/m~2;制备了较大长径比的纳米纤维素纤维(CNF)。以0.57%CNF取代部分发射药配方中的NC,结果表明:与对照发射药相比,低温落锤破碎率由对照发射药的30%降低到0,常温抗冲击强度由25.71 KJ/m~2提高到了29.74 KJ/m~2,高温抗冲击强度由28.67 KJ/m~2提高到了38.85 KJ/m~2,低温抗冲击强度由6.91 KJ/m~2提高到了7.89 KJ/m~2;采用硝酸/二氯甲烷体系对CNW进行了硝酸酯化改性,得到了改性产物NCNW-40,可均匀分散和稳定悬浮于丙酮中,其晶型发生了改变。以1.72%的NCNW-40取代部分发射药配方中的NC,结果表明:与对照发射药相比,低温落锤破碎率由对照发射药的60%降低到0,常温抗冲击强度由42.9 KJ/m~2提高到了54.0 KJ/m~2,高温抗冲击强度由39.9 KJ/m~2提高到了50.7 KJ/m~2,低温抗冲击强度由17.4 KJ/m~2提高到了19.1 KJ/m~2;将CNW经过碱化改性得到碱化纳米纤维素ACNW,结果表明:与对照发射药相比,低温落锤破碎率由对照发射药的60%降低到20%,常温抗冲击强度由42.9 KJ/m~2提高到了53.0 KJ/m~2,高温抗冲击强度由39.9 KJ/m~2提高到了46.4KJ/m~2,低温抗冲击强度由17.4 KJ/m~2提高到了19.5 KJ/m~2。
【关键词】：纳米纤维素 改性 发射药 低温力学性能 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】：2015
【分类号】：TQ562
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-26
• 1.1 天然纤维素14-15
• 1.2 硝化纤维素15-16
• 1.3 纳米纤维素16-17
• 1.3.1 无机酸水解法16-17
• 1.3.2 TEMPO催化氧化法17
• 1.4 纳米纤维素晶须的基本性质及应用17-21
• 1.4.1 纳米纤维素晶须的尺寸形体及特质17-18
• 1.4.2 纳米纤维素晶须的增强增韧应用18-20
• 1.4.3 纳米纤维素晶须的表面改性20-21
• 1.5 发射药的力学研究背景21-22
• 1.6 发射药力学研究状况22-24
• 1.6.1 改进发射药粘合剂22-23
• 1.6.2 纳米纤维素在硝胺发射药中的应用23-24
• 1.7 课题的提出及研究意义24-26
• 第2章 实验部分26-31
• 2.1 引言26-27
• 2.2 硝胺发射药基本成分及工艺流程27-28
• 2.3 硝胺发射药测试方法28-29
• 2.3.1 低温落锤冲击韧性实验28-29
• 2.3.2 简支梁抗冲击强度试验29
• 2.3.3 密闭爆发器实验29
• 2.4 其他常规测试方法29-31
• 2.4.1 发射药断面扫描电镜分析29
• 2.4.2 透射电镜形貌分析29
• 2.4.3 X-射线衍射分析29-30
• 2.4.4 傅里叶变化红外分析30
• 2.4.5 流动双折射30
• 2.4.6 X射线光电子能谱分析30
• 2.4.7 元素分析测试30-31
• 第3章 CNW在硝胺发射药中的应用31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-32
• 3.2.1 实验原料及仪器31-32
• 3.2.2 CNW的制备32
• 3.3 CNW的结构表征32-33
• 3.3.1 透射电镜图32
• 3.3.2 CNW在水中的分散情况32
• 3.3.3 X射线衍射分析32-33
• 3.4 CNW在硝胺发射药中的应用33-41
• 3.4.1 硝胺发射药配方33-34
• 3.4.2 理化性能测试34
• 3.4.3 低温落锤冲击韧性实验34-35
• 3.4.4 简支梁抗冲击强度实验35-36
• 3.4.5 发射药断面扫描电镜分析36-37
• 3.4.6 密爆实验37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 NCNW-10 在发射药中的应用42-57
• 4.1 引言42
• 4.2 实验部分42
• 4.2.1 实验原料及仪器42
• 4.3 硝酸酯化产物的结构和性能表征42-43
• 4.3.1 X射线衍射分析44-45
• 4.3.2 改性产物在丙酮中的分散情况45
• 4.3.3 红外图谱分析45-46
• 4.3.4 透射电镜图46-47
• 4.3.5 NCNW-10 的XPS表征47-43
• 4.4 硝酸酯化产物的结构和性能表征43-48
• 4.4.1 硝胺发射药配方48-49
• 4.4.2 理化性能测试49-50
• 4.4.3 低温落锤冲击韧性实验50
• 4.4.4 简支梁抗冲击强度实验50-51
• 4.4.5 发射药断面扫描电镜分析51-52
• 4.4.6 密爆实验52-48
• 4.5 NCNW-10 在硝胺发射药中的应用48-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 CNF在硝胺发射药中的应用57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 实验部分57-58
• 5.2.1 实验原料及仪器57
• 5.2.2 CNF的制备57-58
• 5.3 CNF的结构表征58-60
• 5.3.1 CNF的悬浮液58-59
• 5.3.2 CNF的透射电镜图59
• 5.3.3 X射线衍射分析59-60
• 5.4 CNF在硝胺发射药中的应用60-67
• 5.4.1 硝胺发射药的配方组成60
• 5.4.2 理化性能60
• 5.4.3 低温落锤冲击韧性实验60-61
• 5.4.4 简支梁抗冲击强度61-62
• 5.4.5 发射药断面扫描电镜分析62-63
• 5.4.6 密爆实验63-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 NCNW-40 在硝胺发射药中的应用68-79
• 6.1 引言68
• 6.2 实验部分68-69
• 6.2.1 实验原料及仪器68-69
• 6.2.2 CNW的硝酸酯化改性69
• 6.3 NCNW-40 的结构表征69-72
• 6.3.1 NCNW-40 的红外分析69-70
• 6.3.2 X射线衍射分析70
• 6.3.3 NCNW-40 在丙酮中的分散70-71
• 6.3.4 透射电镜形貌图71
• 6.3.5 NCNW-40 的XPS表征71-72
• 6.4 NCNW-40 在硝胺发射药中的应用72-78
• 6.4.1 硝胺发射药配方72
• 6.4.2 理化性能72-73
• 6.4.3 低温落锤冲击韧性实验73-74
• 6.4.4 简支梁冲击强度实验74-75
• 6.4.5 密爆实验75-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第7章 ACNW在发射药中的应用79-88
• 7.1 引言79
• 7.2 实验部分79-80
• 7.2.1 实验原料及仪器79-80
• 7.2.2 ACNW的制备80
• 7.3 ACNW的X射线衍射分析80-81
• 7.4 ACNW在硝胺发射药中的应用81-86
• 7.4.1 硝胺发射药配方81
• 7.4.2 理化性能测试81
• 7.4.3 低温落锤冲击韧性实验81-82
• 7.4.4 简支梁抗冲击强度实验82-83
• 7.4.5 密爆实验83-86
• 7.5 本章小结86-88
• 结论与展望88-90
• 参考文献90-97
• 攻读学位期间发表的论文与研究成果97-98
• 致谢98

  本文关键词：纳米纤维素的制备改性及其在发射药中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：351923