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高能丁羟四组元复合固体推进剂用新型硼酸酯键合剂研究

作　者: 陈浪
导　师: 邓剑如
学　校: 湖南大学
专　业: 应用化学
关键词: 硼酸酯键合剂 高能丁羟四组元推进剂 胺值 羟值 硼含量 力学性能 高温加速老化 工艺性能
分类号: V512
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 341次
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内容摘要


高能丁羟四组元(Al/RDX/AP/HTPB)复合固体推进剂能量密度显著高于丁羟三组元(Al/AP/HTPB)推进剂,而成本又明显低于其他高能推进剂,因而在固体火箭装药中具有广泛的应用前景。然而这类推进剂在使用过程中容易出现“脱湿”现象,使推进剂力学性能达不到使用要求。改性醇胺和三氟化硼的络合物LAB系列键合剂、海因三嗪类键合剂BA603与有机硼酸酯键合剂BAG-5在与MAPO复配用于高能丁羟四组元推进剂中,能有效提高推进剂力学性能,但都不能满足发动机使用要求。本研究旨在有机硼酸酯键合剂BAG-5的基础上,研制适用于高能丁羟四组元复合固体推进剂的高效键合剂,以满足国家重点型号武器的研制需要。根据键合剂的作用原理,提出了基于BAG-5合成新型硼酸酯键合剂的设计方案。设计合成了一系列二乙醇胺衍生物,对各反应的主要影响因素进行了考察,确定了最优反应条件。以二乙醇胺及其衍生物为原料,采用酯交换反应工艺,合成了BA系列新型硼酸酯键合剂。建立了硼酸酯键合剂检测方法,测定了键合剂样品的胺值、羟值、硼含量、水分、pH值、粘度与外观。采用新型硼酸酯键合剂进行了高能丁羟四组元复合固体推进剂装药应用实验。研究表明本文研制的键合剂BA-4-1用于高能丁羟四组元推进剂配方中,能同时与AP和RDX发生键合作用,综合性能优于文献提及的键合剂LAB、BA603与BAG-5,在国内处于领先水平。单轴拉伸实验显示BA-4-1能使推进剂常温、高温各项力学性能指标均高于发动机设计要求15%;高温加速老化实验显示:含BA-4-1的推进剂老化12周,最大延伸率仍能维持在50%左右,与BA603相比,随着老化时间的延长,含BA-4-1的推进剂强度和延伸率变化幅度明显较小,耐老化性能更好,更具有实用价值;与BAG-5相比,BA-4-1能明显改善高能丁羟四组元推进剂药浆工艺性能;含BA-4-1的高能丁羟四组元推进剂从5L扩试至100L,推进剂力学性能未发生损失,试验结果重现性好,可进行下一步大型发动机装药实验。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 固体推进剂概述  10-13
    1.1.1 固体推进剂的发展历程  10-11
    1.1.2 固体推进剂主要组分及功能  11-13
  1.2 复合固体推进剂用键合剂种类及作用机理  13-19
    1.2.1 氮丙啶及其衍生物  14
    1.2.2 醇胺类化合物及其衍生物  14-15
    1.2.3 多胺及其衍生物  15-16
    1.2.4 二茂铁化合物  16
    1.2.5 恶唑啉化合物  16
    1.2.6 有机硅烷类化合物  16-17
    1.2.7 有机钛酸酯类化合物  17
    1.2.8 海因三嗪类化合物  17-18
    1.2.9 有机硼酸酯化合物  18
    1.2.10 中性聚合物键合剂  18-19
  1.3 课题研究背景及意义  19-20
第2章 新型硼酸酯键合剂设计及合成  20-41
  2.1 新型硼酸酯键合剂设计思路  20-21
  2.2 键合剂原料二乙醇胺衍生物的合成  21-38
    2.2.1 N-(2-氰乙基)二乙醇胺  21-28
    2.2.2 N,N-二羟乙基乙酰乙酰胺  28-32
    2.2.3 N,N-二羟乙基乙酰胺  32-37
    2.2.4 N,N-二羟乙基甲氧基甲酰胺  37-38
    2.2.5 N,N-二羟乙基氰基乙酰胺  38
    2.2.6 N,N-二羟乙基正丁胺  38
  2.3 新型硼酸酯键合剂的合成  38-40
  2.4 结论  40-41
第3章 硼酸酯键合剂检测分析  41-49
  3.1 硼酸酯键合剂检测方法  41-46
    3.1.1 胺值测定  41-42
    3.1.2 羟值测定  42-43
    3.1.3 硼含量测定  43-46
    3.1.4 水分测定  46
    3.1.5 pH 值测定  46
    3.1.6 折光率测定  46
    3.1.7 外观测定  46
  3.2 硼酸酯键合剂检测结果分析  46-48
    3.2.1 测试方法准确度与精密度考察实验  46-47
    3.2.2 硼酸酯键合剂综合检测结果及分析  47-48
  3.3 结论  48-49
第4章 新型硼酸酯键合剂在高能丁羟四组元复合固体推进剂中的应用  49-58
  4.1 实验部分  49
    4.1.1 推进剂样条制备  49
    4.1.2 力学性能测试  49
    4.1.3 高温加速老化实验  49
    4.1.4 电镜扫描分析  49
  4.2 结果与讨论  49-56
    4.2.1 键合剂对高能丁羟四组元推进剂力学性能的影响  49-52
    4.2.2 键合剂对高能丁羟四组元推进剂老化性能的影响  52-55
    4.2.3 键合剂对高能丁羟四组元推进剂药浆工艺性能的影响  55-56
    4.2.4 含BA-4-1 的高能丁羟四组元推进剂100L 扩试实验  56
  4.3 结论  56-58
结论  58-59
参考文献  59-65
致谢  65

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天用燃料（推进剂）及润滑剂 > 固体推进剂
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