含CL-20发射药工艺制备与性能研究

发布时间：2020-04-23 22:22

【摘要】：为改善发射药的能量性能,将能量高、密度大的高能固体添加剂CL-20和RDX加入到发射药中进行研究,同时为了保证发射药的力学性能,使用热塑性弹性体和硝化纤维素作为粘结剂基体。通过热塑性弹性体溶解试验、捏合和压伸过程,确定了具体的发射药制备工艺,制备了一系列含CL-20发射药。通过抗压缩试验、抗冲击试验、撞击感度试验、5s延滞期爆发点试验、真空安定性试验和DSC试验,研究了含CL-20发射药的力学性能、安全性、安定性等性能。开展了发射药力学性能仿真前处理方法的初步研究,编写了基于Matlab的固体添加剂球体随机分布中心坐标计算程序。根据热塑性弹性体的溶解试验确定使用等体积的四氢呋喃、乙醇和丙酮配制混合溶剂,混合溶剂量则根据溶剂与粘结剂比值即溶剂比3:1确定。捏合前,需使用该混合溶剂在加热、搅拌的条件下溶解热塑性弹性体。溶解完成后,将热塑性弹性体溶液与其它药料加入捏合机进行恒温捏合,捏合温度为60℃,捏合时间为3小时;最后经压伸、晾药、切药和烘干等工序制备最终发射药试样。力学试验表明:硝化纤维的含氮量对含CL-20发射药的弹性模量有显著影响,含CL-20发射药的弹性模量随硝化纤维含氮量升高而升高;采用无叠氮基的惰性热塑性弹性体制备的发射药,其抗压强度和冲击韧性均优于采用有叠氮基的含能热塑性弹性体(ETPE)制备的发射药;使用较高数均分子量的含能热塑性弹性体(M_n=31000g/mol),制备的含CL-20发射药的冲击韧性相对较好。撞击感度和热感度试验表明:发射药中的热塑性弹性体与硝化纤维素共混粘结剂分散在固体高能添加剂之间,使含CL-20发射药的撞击感度比单一RDX更低,其中采用惰性热塑性弹性体制备的含CL-20发射药撞击感度相对最低。含CL-20发射药的5s爆发点温度均低于CL-20的爆发点温度。通过真空安定性试验和DSC试验研究了发射药的安定性,真空安定性试验测定含CL-20发射药均安定性合格;DSC测试表明含CL-20发射药的分解过程呈现两个放热峰;根据DSC数据计算所得三种含CL-20发射药的表观活化能相差不到2kJ/mol;T_(P0)相差不到0.1K,热塑性弹性体的种类和数均分子量对发射药的T_(P0)影响不大,安定性相当。
【图文】：

三嵌段共聚物,结构式,共聚物

b.GAP 结构式 c.P(BAMO)结构式图 1.1 PBAMO-GAP-PBAMO 三嵌段共聚物、GAP 和 PBAMO 结构式建峰等[69]采用官能团预聚体法制备了以 MDI、BDO 和 PBAMO 作为硬段段的 BAMO/GAP 共聚物，研究发现当 PBAMO 与 GAP；-NCO 与-OH；的摩尔比分别为 0.35:0.65；0.98:1；3:2 时所制得共聚物可获得最佳性能，，R 值高于 1 时会产生交联体。Keicher 等[70、71]以二甲基脲、对苯二酚和 BD对苯二异氰酸酯和 TDI 为固化剂通过端基偶联法制备 BAMO-GAP 共聚物物进行研究，研究发现扩链剂的含量和种类对共聚物的熔融温度影响不质量分数高于 65%，在熔融温度之下共聚物便会出现软化现象；为改变这种异氰酸酯与 PBAMO 反应，所获得的被异氰酸酯封端的 PBAMO 再与 GAP备的含能共聚物熔融温度以下出现软化现象得到改善且此法制得的含能度更高。ei 等[72、73]研究了氧化铜纳米粒子对 BAMO/GAP 共聚物热分解的影响

三嵌段共聚物,结构式

b.P(AMMO)结构式 1.2 P(AMMO)和 BAMO-AMMO 三嵌段共聚物离子开环聚合的方法合成 BAMO-AMM聚物具有热塑性弹性体的性质且相对分法合成相对危险；为此其又使用异亚丙聚物。Murphy 等[76]用 BAMO-AMMO工性能优良的 BAMO-AMMO 三嵌段共数见表 1.1[3]。表 1.1 常见叠氮类聚合物基本性能参数P(BAMO) P(AMMO) C5H8ON6C5H9ON31.30 1.06 +406.8 +154.6 了 BAMO-AMMO 粘结剂的相对分子质
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ562

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