發(fā)布時間：2019-03-31 10:49

【摘要】：固體推進劑的能量水平對固體火箭的推力有著重要影響,固體推進劑的能量釋放又對其能量水平起著關(guān)鍵作用。為了獲得高能量水平的固體推進劑,常采用添加燃燒催化劑去促進固體推進劑的能量釋放,從而去提高固體推進劑的能量水平。傳統(tǒng)的燃燒催化劑由于反應活性低、催化性能不理想,已不能滿足現(xiàn)代軍工事業(yè)的發(fā)展需要,目前正向納米含能燃燒催化劑發(fā)展。納米含能燃燒催化劑的反應活性高、所占比重小,且含有大量的含能基團,具有較高的催化性能。本課題組所制備得到的新型納米含能燃燒催化劑硝化石墨烯(NGO),對高氯酸銨(AP)的熱分解展現(xiàn)出了良好的催化效果,但NGO對固體推進劑中其他主要單質(zhì)炸藥的熱分解催化性能還缺乏系統(tǒng)研究。本文將NGO作為納米含能燃燒催化劑,分別與固體推進劑中主要的單質(zhì)炸藥硝化纖維素(NC)、黑索金(RDX)和奧克托今(HMX)進行復合,研究了NGO對它們熱分解的催化性能。本論文主要研究內(nèi)容如下:(1)NGO的制備與表征。將硝硫混酸與氧化石墨烯(GO)進行反應,制備NGO。采用元素分析(EA)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X-射線光電子能譜儀(XPS)、激光拉曼光譜儀(Raman)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)對NGO的結(jié)構(gòu)和形貌進行了分析,并采用原子力顯微鏡(AFM)表征單層NGO的厚度。結(jié)果表明,NGO的含N量為1.58%,N元素主要以—NO2和O—NO2的形式存在,微觀形貌為連續(xù)透明的軟薄膜狀,單層厚度為1.55nm。(2)NGO/NC納米復合材料的制備與表征。采用溶劑-反溶劑法制備了不同質(zhì)量比的NGO/NC納米復合含能材料。采用SEM和FT-IR分別對NGO/NC納米復合含能材料進行了形貌和結(jié)構(gòu)表征,采用同步熱分析儀(TG-DSC)和熱重質(zhì)譜聯(lián)用儀(TG-MS)研究了NGO對NC熱分解的催化性能和機理。結(jié)果表明,NGO的加入不會明顯改變NC的結(jié)構(gòu),NGO/NC納米復合含能材料為多孔的三維網(wǎng)絡狀。NGO能明顯提高NC的表觀分解熱,并改善其熱穩(wěn)定性,當NGO添加量為1%時,NC的放熱峰溫度由201℃升高至213℃,表觀分解熱由339J/g提高至2132J/g。(3)NGO/RDX納米復合材料的制備與表征。采用溶劑-反溶劑法制備了不同質(zhì)量比的NGO/RDX納米復合含能材料。采用多功能X射線衍射儀(XRD)和SEM分別對NGO/RDX納米復合含能材料進行了結(jié)構(gòu)和形貌表征,采用TG-DSC和TG-MS研究了NGO對RDX熱分解的催化性能和機理。結(jié)果表明,NGO的加入不會導致RDX晶體結(jié)構(gòu)的改變,且包覆在RDX表面。NGO對RDX展現(xiàn)了較好的催化效果,其中當NGO添加量為2%時,RDX的放熱峰溫度由246℃提前至226℃,表觀分解熱從761J/g提高至1651J/g。(4)NGO/HMX納米復合材料的制備與表征。采用溶劑-反溶劑法制備了不同質(zhì)量比的NGO/HMX納米復合含能材料。采用XRD和SEM分別對NGO/HMX納米復合含能材料進行了結(jié)構(gòu)和形貌測試,采用TG-DSC和TG-MS研究了NGO對HMX熱分解的催化性能和機理。結(jié)果表明,HMX顆粒附著在NGO片層上,且HMX的晶體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變。NGO對HMX的催化效果不明顯,其中當NGO添加量為1%時,HMX的放熱峰溫度提前了2℃,表觀分解熱從1686J/g增加至1918J/g。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ560.1

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本文編號：2450835