【摘 要】
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“高能”一直是固体推进剂研究的重要方向,而提高固体推进剂能量的两种有效的方法是在配方中添加高能炸药以及调节推进剂配方之间的氧平衡。本文为了改善传统含高氯酸铵固体推进剂氧化剂粒子的热分解效应以及能量性能,采用溶剂蒸发法参照零氧平衡比例分别将RDX、HMX以及CL-20与高氯酸铵和微米铝粉制备成共晶复合粒子,并用TEM、XPS、FTIR、PXRD、DSC、撞击感度测试系统以及燃烧测试系统对共晶复合粒子
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“高能”一直是固体推进剂研究的重要方向,而提高固体推进剂能量的两种有效的方法是在配方中添加高能炸药以及调节推进剂配方之间的氧平衡。本文为了改善传统含高氯酸铵固体推进剂氧化剂粒子的热分解效应以及能量性能,采用溶剂蒸发法参照零氧平衡比例分别将RDX、HMX以及CL-20与高氯酸铵和微米铝粉制备成共晶复合粒子,并用TEM、XPS、FTIR、PXRD、DSC、撞击感度测试系统以及燃烧测试系统对共晶复合粒子进行一系列表征及性能测试。对AP/RDX/Al复合粒子进行了TEM、XPS表征测试。TEM测试说明溶剂蒸发法成功使AP以及RDX结晶包覆在微米铝粉的表面,粒子呈核壳型圆球状。XPS测试分析表明,复合粒子的原料组分发生了变化,其中AP/RDX吸附在Al的表面,形成新的Al—N、Al—O键,产生了AP-RDX-Al三元体系。分别对AP/RDX/Al、AP/HMX/Al以及AP/CL-20/Al复合粒子进行了FTIR以及PXRD表征测试。FTIR测试结果表明三种复合粒子原料的特征峰均在各自红外谱图中出现,但某些特征峰出现了位移现象,这表明复合粒子中出现了氢键等新的分子间作用力。PXRD检测显示了复合后的粒子产生了新的衍射峰以及一些旧衍射峰消失,这说明AP以及高能炸药组组分的晶型发生了改变,产生了共晶,且CL-20发生了转晶现象,由ε-CL-20转变为α-CL-20。对三种复合粒子以及原料进行了DSC测试,结果表明AP/RDX/Al共晶复合粒子分解温度从RDX的238.7℃降低至211.5℃;AP/HMX/Al共晶复合粒子分解温度从HMX的285.0℃降低至268.3℃;AP/CL-20/Al共晶复合颗粒分解温度从CL-20的256.7℃降低至250.3℃,降低的程度随着原料炸药能量密度的提高而减少。使用密闭燃烧罐以及压力测试装置测试了三种共晶复合粒子的燃爆特性。三种共晶复合粒子燃爆压力较原料炸药均有提升:AP/RDX/Al共晶复合粒子从109.73k Pa增加至426.45k Pa,AP/RDX/Al共晶复合粒子从244.73k Pa增加至489.92k Pa,AP/CL-20/Al共晶复合粒子从697.97k Pa增加至736.30k Pa。AP/RDX/Al共晶复合粒子的升压速度达到了1.27 k Pa·ms-1,是原料RDX的9.1倍以及物理混合物的5.5倍。AP/HMX/Al共晶复合粒子的升压速度可以达到1.75k Pa·ms-1,是原料HMX燃爆压力峰值的2.73倍以及物理混合物燃爆压力峰值的5.83倍。CL-20能量等级远大于体系中其他成分,所以AP/CL-20/Al共晶复合粒子在升压过程中会出现轻微“延迟”现象,使升压时间略微增加（57.24ms→129.02ms）,因此AP/CL-20/Al共晶复合粒子的的升压速度达到了5.71k Pa/ms-1,低于原料CL-20升压速度的12.19k Pa/ms-1,但却是物理混合物升压速度的1.36倍。这也说明了共晶组分带来的能量上的提升有一个限度,随着高能炸药组分能量性能的降低而减弱。
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