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PBX炸药新型补强剂的研究

作　者: 夏凯
导　师: 邓剑如
学　校: 湖南大学
专　业: 化学工程
关键词: PBX 补强剂哌嗪环氧丙烷力学性能
分类号: TQ560.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 9次
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内容摘要

随着现代高性能武器系统的飞速发展，弹药的安全性问题日益突出。为了适应高性能武器装备发展的需要，各国都积极开展了对钝感高能炸药的各项性能研究，炸药在服役前所承受的力学环境会在很大程度上影响其爆轰性能，进而影响武器的生存能力和作战效能，所以炸药的力学性能作为安全性研究的一个重要组成部分而倍受关注。浇注PBX炸药是浇注固化炸药的主要代表，由于战斗部用途的不同，对浇注PBX炸药的抗过载性能要求也不同，一般来说，浇注PBX炸药的抗拉强度需达到3~5MPa，抗压强度需达到10MPa以上才能满足不同用途的战斗部装药要求。而目前研究的浇注PBX炸药的性能离上述要求还有一定差距，为此本文在提高PBX炸药的力学性能方面进行了研究。对于提高PBX炸药药柱机械强度，提高粘合剂基体的强度是最直接有效的方法，即通过分子设计及合成，研制出一种补强剂，引入PBX装药配方中，能通过扩链反应，增加粘合剂基体的硬段含量，同时增加其交联密度，从而大幅度提高丁羟粘合剂基体的力学性能，达到显著提高PBX药柱力学强度的目的。本文选择无水哌嗪和环氧丙烷为主要原料，采用常压合成法和高压合成法两种不同工艺合成出了N,N，-双（β-羟丙基）哌嗪。分别考察了时间、温度、原料配比对两种工艺的影响。然后比较了两种工艺的优劣，最终确定采用高压合成法更具优势。高压合成法的工艺条件是：反应时间为1h、反应温度为40℃、无水哌嗪和环氧丙烷摩尔比为1:2.0。制备出N,N，-双（β-羟丙基）哌嗪新型补强剂后，分别将其以及1,4-丁二醇用于HTPB/TDI粘合剂基体的扩链反应中，采用热固化工艺制备了聚氨酯弹性体胶片。对胶片进行拉伸试验，通过胶片的断裂伸长率以及拉伸强度来考察新型补强剂是否具有优势。试验结果显示，使用了N,N，-双（β-羟丙基）哌嗪新型补强剂的胶片，其断裂伸长率以及拉伸强度较使用1,4-丁二醇的胶片均有较大提升。另外本文研制的新型补强剂除可以运用于PBX炸药的补强中外，还可以用于一般民用聚氨酯产品的开发与改性中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 PBX 炸药及其组成概述  10-16
    1.1.1 粘结剂  11-13
    1.1.2 单质炸药  13-15
    1.1.3 钝感剂  15-16
  1.2 补强剂概述  16-20
    1.2.1 多元醇类扩链剂  17-18
    1.2.2 二元胺类扩链剂  18-19
    1.2.3 醇胺类扩链剂  19-20
  1.3 课题研究目的和意义  20
  1.4 课题研究内容  20-21
第2章 PBX 新型补强剂的合成  21-35
  2.1 前言  21-22
  2.2 实验原料以及设备  22
  2.3 PBX 补强剂的合成  22-25
    2.3.1 补强剂分子设计思路以及合成原理  22-23
    2.3.2 补强剂合成方法  23-24
    2.3.3 实验条件探索  24-25
  2.4 实验结果讨论  25-34
    2.4.1 常压反应条件的确定  26-30
    2.4.2 高压反应条件的确定  30-32
    2.4.3 产物红外结果讨论  32-33
    2.4.4 两种合成工艺的讨论  33-34
  2.5 小结  34-35
第3章新型补强剂的应用  35-45
  3.1 前言  35-36
  3.2 胶片的制备  36-38
    3.2.1 实验原料及设备  36-37
    3.2.2 胶片的制备  37-38
  3.3 胶片性能测试  38-44
    3.3.1 胶片组分设计  40
    3.3.2 胶片性能测试  40-41
    3.3.3 性能测试结果  41-44
  3.4 本章小结  44-45
结论  45-46
参考文献  46-50
致谢  50

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