论文部分内容阅读
AP/HMX/Al/PBT/A3复合固体推进剂是一种钝感高能推进剂,其主要组份的表面特性及填料-基体之间的界面粘结特性是该类推进剂力学性能的关键影响因素,需要深入系统的研究。进一步通过加入键合剂改善填料-基体界面粘结强度,可以有效提高该类推进剂的力学性能。本文以表征和改善PBT推进剂主要填料-基体界面粘结性能为目标,采用接触角法,表征了PBT推进剂主要组份的表面张力及其分量,并计算得到填料-基体的界面张力和粘附功;采用反相气相色谱法,表征了PBT推进剂主要组份的表面酸碱性参数,并计算得到填料-基体界面作用焓。采用光纤光谱法,表征了DDBA键合剂中羟基与异氰酸酯的反应特性。采用反相气相色谱法,表征了键合剂的表面特性。依据上述表/界面研究方法,结合红外、XPS等表征手段,研究了键合剂与填料的界面粘结作用,考察了键合剂对单填料模拟推进剂力学性能的影响,筛选出了键合作用好的键合剂,初步探索了键合剂的键合机制。接触角法研究表明,PBT推进剂中填料的表面张力顺序为AP>HMX>Al,PBT基体的表面张力小于填料的表面张力。反相气相色谱法研究表明,PBT推进剂主要组份参与形成共价键的能力顺序为Al>HMX>AP>PBT基体,其参与形成静电键的能力顺序为Al>AP>HMX>PBT基体。接触角法和反相气相色谱法研究表明,PBT推进剂三种界面的粘结强度顺序为Al-PBT基体>HMX-PBT基体>AP-PBT基体。尽管AP-PBT基体的界面粘附功最大,但其界面张力最大、粘附功/界面张力比值和界面作用焓最小,表明AP-PBT基体界面为PBT推进剂中的弱界面。DDBA5、DDBA7和DDBA8键合剂均能有效与AP、HMX形成极性吸附,且这三种键合剂与TDI反应速度快、反应程度高。在PBT/A3液相体系中,DDBA8对AP的包覆度为38.56%,DDBA5对HMX的包覆度高达60.43%。DDBA4键合剂对改善AP/PBT/A3单填料PBT模拟推进剂力学性能的效果最好。DDBA8键合剂对改善HMX/PBT/A3单填料PBT模拟推进剂力学性能效果最好。DDBA5、DDBA7和DDBA8对改善PBT推进剂力学性能的效果较好。初步探索了DDBA系列中性聚合物键合剂在PBT推进剂中的键合机制。DDBA5、DDBA7和DDBA8键合剂分子中包含-C=O、-C?N、-P=O等极性基团,易与AP、HMX形成极性吸附;DDBA8键合剂分子中-NR基团可以与AP中NH4+发生化学反应,形成铵盐离子将键合剂附着于AP表面;B原子可以与HMX分子的硝胺基中N原子之间形成配位键。键合剂中羟基与异氰酸酯的反应能力较强;氮丙啶环也可以与粘合剂中羟基反应,使键合剂与PBT基体的交联网络连成一体。键合剂与异氰酸酯、活泼氢反应后,在填料表面形成一层高模量层。