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推进剂的燃烧是推进剂的核心,在推进剂主成分不变时,添加少许燃速催化剂能显著改善其燃烧性能,因此探索新型性能优良的燃速催化剂是目前固体推进剂领域研究热点,也是本课题研究目的。新型燃速催化剂发展方向之一是高能、低感,常用的途径是在惰性催化剂中引入含能基团。聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)由于能量高、感度低、力学及低温热性能优良等优点成为提供含能基团的首选物质。同时C60及其衍生物在推进剂中的催化作用已被证实。基于此,本课题设计将PGN和对燃烧催化有效的铅、铜盐同时引入富勒烯球上,得到新型含能富勒烯金属盐,该衍生物可能兼具富勒烯与铅/铜盐的燃烧催化性能,同时提高推进剂能量,有望成为新型综合性能优良的固体推进剂燃速催化剂。本课题成功在富勒烯碳笼上引入PGN,制备得到2类4种新型含能富勒烯铅/铜盐衍生物:(1)以C60、甘油、发烟硝酸等为原料,通过硝化、开环聚合、Bingel等5步反应合成得到富勒烯聚缩水甘油醚硝酸酯(C60-PGN)中间体;然后以C60-PGN、衣康酸、马来酸及硝酸铅/硝酸铜等为原料,通过聚合、络合反应制备得到C60-PGN-衣康酸铅/铜盐和C60-PGN-马来酸铅/铜盐。并用FTIR、UV-vis、NMR、AAS、XRD、XPS等现代测试手段对所合成中间产物及目标物进行了结构表征,表明为目标物。(2采用Van Krevelen和Chermin基团法估算出C60-PGN的生成焓为-1582 k J/mol,再结合Kamlet-Jacobs公式算出其爆热、爆速和爆压,分别为1156.0 k J/mol,3.217 km/s,3.616 GPa,表明C60-PGN有望作为新型含能材料在推进剂中使用。用TG-IR联用技术初步研究C60-PGN的热分解机理:产物第一步失重为PGN脱离碳笼并裂解,第二步微弱失重为残余碳笼的分解。(3利用TG、DTA研究了C60-PGN及其铅/铜盐的热稳定性,结果表明,分解温度均在200°C以上,产物热稳定性良好;结合不同升温速率下C60-PGN铅/铜盐的DTA热分解数据,分别用Kissinger和Ozawa法计算出其热分解动力学参数表观活化能Ea和指前因子A,结果显示4种金属盐的热定性均较好。