【摘要】：高聚物粘結(jié)炸藥(PBX)是目前軍事上應(yīng)用最為廣泛的混合炸藥品種之一。顧名思義,粘結(jié)體系在PBX炸藥中有著非常重要的作用,其直接影響著PBX炸藥的固化反應(yīng)進程、爆炸性能、力學(xué)性能及貯存性能等。目前工程應(yīng)用中對PBX炸藥的固化終點判定均依靠經(jīng)驗,缺乏理論和計算的科學(xué)依據(jù),無法準(zhǔn)確的判定體系在固化反應(yīng)過程中何時能夠到達固化終點。本文首先通過對粘結(jié)體系的優(yōu)選,得到最優(yōu)粘結(jié)體系的組分及配比,然后同時采用等溫與非等溫差示掃描量熱法來研究最優(yōu)粘結(jié)體系的固化反應(yīng)動力學(xué),最后在最優(yōu)粘結(jié)體系、最優(yōu)固化時間的基礎(chǔ)上進一步研究粘結(jié)體系固化后的力學(xué)性能及貯存性能,具體所做工作概況如下:(1)通過理論和試驗相結(jié)合,確定了以粘度、硬度和固化時間為三要素的目標(biāo)函數(shù)的取值范圍,并且得到了HTPB型粘結(jié)體系中的增塑劑、固化劑及催化劑的最優(yōu)組成及配比為HTPB:DBP:TDI:T12=50:50:3.79:0.06。(2)以最優(yōu)粘結(jié)體系為基礎(chǔ),同時采用等溫與非等溫差示掃描量熱法對粘結(jié)體系的固化反應(yīng)動力學(xué)進行研究,對體系的DSC曲線及數(shù)據(jù)進行分析,通過模擬n級反應(yīng)動力學(xué)模型,并根據(jù)Kissinger法、Ozawa法、Crane法得到了體系的固化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)、固化度隨時間的變化關(guān)系、催化劑對固化反應(yīng)的影響、固化時間與固化溫度之間的關(guān)系以及反應(yīng)轉(zhuǎn)化率差值隨時間的變化曲線等;擬合得到了體系固化時間和溫度之間的關(guān)系,當(dāng)固化溫度x取60℃時,完全固化所需時間y約為3.91d,與工程應(yīng)用中的固化時間4~6d基本相符,從而為工程應(yīng)用中遇到的固化終點問題提供了一種解決途徑。(3)將最優(yōu)粘結(jié)體系在最佳固化時間、溫度下進行固化,然后對試樣在不同溫度下的力學(xué)性能進行了研究和表征,同時對體系進行了高溫貯存加速老化試驗。試驗結(jié)果表明,該最優(yōu)體系力學(xué)性能優(yōu)良,且符合PBX炸藥30年貯存期的需求。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ560.1
【圖文】：

北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文范圍為 30～300℃；）進行等溫 DSC 掃描，掃描溫度分別設(shè)置為 170、190、210、230℃，掃in[59]。PB/DBP/TDI 粘結(jié)體系固化反應(yīng)動力學(xué)研究等溫 DSC 法研究 HTPB/DBP/TDI 粘結(jié)體系固化反應(yīng)動力學(xué) 4.2 中的試驗方法，可以得到 HTPB/DBP/TDI 粘結(jié)體系在不同動態(tài)升溫C 曲線，如圖 4.1 所示。從圖中可以看出，隨著動態(tài)升溫速率的增加，固勢且向高溫方向逐漸偏移。這主要是由于粘結(jié)體系在升溫過程中從無定轉(zhuǎn)變，當(dāng)升溫速率很快時，粘結(jié)體系中的分子鏈來不及進行規(guī)則排列峰向高溫方向偏移且固化的溫度范圍變寬[60]。

rigin 軟件可以直接得到圖 4.2 中兩條直線的斜率和截距，再根據(jù) Ki法得到粘結(jié)體系固化過程中的表觀活化能 Ek為 54.61kJ/mol，指前因子，線性相關(guān)系數(shù) r 為 0.9872。根據(jù) Arrhenius 方程可以求出與絕對溫度 率常數(shù) k，即：- 6 5 6 8 . 4 4 /1 9 2 . 8 0Tk e（ Kissinger 動力學(xué)方法得到的表觀活化能帶入 Crane 方法進行計算，可以 n 為 0.87，線性相關(guān)系數(shù) r 為 0.9830。由于反應(yīng)級數(shù) n 為非整數(shù)，說明固化反應(yīng)是一個復(fù)雜反應(yīng)，粘結(jié)體系固化反應(yīng)動力學(xué)方程可表示為： 6 5 6 8 . 4 4 / 0 . 8 71 9 2 . 8 0 1Tdedt （TPB/DBP/TDI 粘結(jié)體系在不同升溫速率下的特征峰值溫度分別帶入 rane 方程，然后進行擬合分析，可以分別得到lg ～1000和ln ～100

rigin 軟件可以直接得到圖 4.2 中兩條直線的斜率和截距，再根據(jù) Ki法得到粘結(jié)體系固化過程中的表觀活化能 Ek為 54.61kJ/mol，指前因子，線性相關(guān)系數(shù) r 為 0.9872。根據(jù) Arrhenius 方程可以求出與絕對溫度 率常數(shù) k，即：- 6 5 6 8 . 4 4 /1 9 2 . 8 0Tk e（ Kissinger 動力學(xué)方法得到的表觀活化能帶入 Crane 方法進行計算，可以 n 為 0.87，線性相關(guān)系數(shù) r 為 0.9830。由于反應(yīng)級數(shù) n 為非整數(shù)，說明固化反應(yīng)是一個復(fù)雜反應(yīng)，粘結(jié)體系固化反應(yīng)動力學(xué)方程可表示為： 6 5 6 8 . 4 4 / 0 . 8 71 9 2 . 8 0 1Tdedt （TPB/DBP/TDI 粘結(jié)體系在不同升溫速率下的特征峰值溫度分別帶入 rane 方程，然后進行擬合分析，可以分別得到lg ～1000和ln ～100

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